接着上次 JVM 中 GC 机制的总结，这次主要复习一下垃圾收集的常用算法和 Minor GC、Full GC 相关的一些知识点。

一、垃圾收集算法

1.1 标记 - 清除（Mark-Sweep）

算法分成 “标记”、“清除” 两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象（两次标记），在标记完成后统一回收所有被标记的对象。如下图所示：

标记－清除算法的不足主要有以下两点：

• 空间问题，会产生大量不连续的内存碎片，导致无法给大对象分配内存。
• 效率问题，因为内存碎片的存在，操作会变得更加费时，因为查找下一个可用空闲块已不再是一个简单操作。

1.2 标记 - 整理（Mark-Compact）

此算法的标记过程与标记－清除算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。具体示意图如下所示：

1.3 复制（Copying）

将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这一块内存用完了就将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把使用过的内存空间进行一次清理。主要不足是只使用了内存的一半。

复制算法过程：

1.4 分代收集

JVM 采用分代收集（Generational Collection）算法，此算法相较于前几种没有什么新的特征，主要思想为：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是把 Java 堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适合的收集算法：

• 新生代使用复制算法 在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。
• 老年代使用标记 - 清理 或者 标记 - 整理 算法 在老年代中，因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用 “标记 - 清除” 或 “标记 - 整理” 算法来进行回收。

二、Minor GC 和 Full GC

2.1 Minor GC

发生在新生代上，因为新生代对象存活时间很短，因此 Minor GC 会频繁执行，执行的速度一般也会比较快。

Minor GC 会使用复制收集算法进行垃圾回收，但是并不是将内存划分为大小相等的两块，而是分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 空间和其中一块 Survivor。在回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性复制到另一块 Survivor 空间上，最后清理 Eden 和使用过的那一块 Survivor。HotSpot 虚拟机的 Eden 和 Survivor 的大小比例默认为 8:1，保证了内存的利用率达到 90%。如果每次回收有多于 10% 的对象存活，那么一块 Survivor 空间就不够用了，此时需要依赖于老年代进行分配担保，也就是借用老年代的空间存储放不下的对象。

2.2 Full GC

发生在老年代上，老年代对象其存活时间长，因此 Full GC 很少执行，执行速度会比 Minor GC 慢很多。

2.3 Full GC 的触发条件

对于 Minor GC，其触发条件非常简单，当 Eden 区空间满时，就将触发一次 Minor GC。而 Full GC 则相对复杂，有以下条件：

2.3.1 调用 System.gc()

此方法的调用是建议 JVM 进行 Full GC，虽然只是建议而非一定，但很多情况下它会触发 Full GC，从而增加 Full GC 的频率，也即增加了间歇性停顿的次数。因此强烈建议能不使用此方法就不要使用，让虚拟机自己去管理它的内存，可通过 -XX:+ DisableExplicitGC 虚拟机参数来禁止 RMI 调用 System.gc()。

2.3.2 老年代空间不足

老年代空间不足的常见场景为大对象直接进入老年代、长期存活的对象进入老年代等。

为了避免以上原因引起的 Full GC，应当尽量不要创建过大的对象以及数组。除此之外，可以通过 -Xmn 虚拟机参数调大新生代的大小，让对象尽量在新生代被回收掉，不进入老年代。还可以通过 -XX:MaxTenuringThreshold 虚拟机参数调大对象进入老年代的年龄，让对象在新生代多存活一段时间。

2.3.3 空间分配担保失败

使用复制算法的 Minor GC 需要老年代的内存空间作担保，如果担保失败会执行一次 Full GC。

2.3.4 JDK 1.7 及以前的永久代空间不足

在 JDK 1.7 及以前，HotSpot 虚拟机中的方法区是用永久代实现的，永久代中存放的为一些 Class 的信息、常量、静态变量等数据，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，永久代可能会被占满，在未配置为采用 CMS 垃圾收集器的情况下也会执行 Full GC。如果经过 Full GC 仍然回收不了，那么虚拟机会抛出 java.lang.OutOfMemoryError。

为避免以上原因引起的 Full GC，可采用的方法为增大永久代空间或转为使用 CMS 垃圾收集器。

在 JDK 1.8 中用元空间替换了永久代作为方法区的实现，元空间是本地内存，因此减少了一种 Full GC 触发的可能性。

2.3.5 Concurrent Mode Failure

使用 CMS 垃圾收集器执行的过程中，同时有对象要放入老年代，而此时老年代空间不足（有时候 “空间不足” 是指 CMS GC 当前的浮动垃圾过多导致暂时性的空间不足），便会报 Concurrent Mode Failure 错误，并触发 Full GC。