学习JVM垃圾回收我们应该知道” Stop The World”，STW会伴随任何一种GC算法中发生，STW意味着JVM因为要执行GC而停止了应用程序的执行，当 当Stop-the-world发生时除了GC所需的线程以外，所有线程都处于等待状态，直到GC任务完成。GC优化很多时候就是指减少Stop-the-world发生的时间。
一、垃圾收集的步骤：查找不在使用的对象然后释放这些对象占用的内存
1.查找不在使用的对象
如何查找内存不在使用的对象：
引用计数法：JVM从查找不在使用的对象入手，对于不在使用的对象（这个对象没有被任何引用指向）视为垃圾，有个弊端假如一个对象是循环列表（列表的的尾部元素又反过来指向头元素），那么每一个元素都包含一个引用即使这个列表没有任何一个对象实际被使用，因为没有任何一个对象指向这个列表，无法检测到环的存在
可达性算法（GC Roots Tracing）：从GC Roots为起点开始搜索，总这些节点向下开始搜索，搜索走过的路径为引用链，当一个对象对于GC Roots没有任何引用链相连时，此对象不可用
2.释放不在使用的对象所管理的内存
常见的GC算法主要有复制或者直接清理，但是直接清理会存在内存的碎片，所以出现了压缩算法先整理后清理
标记-清理
标记清理算法分为“标记”和“清理”两个阶段，先标记出需要回收的对象，标记完成之后统一清除对象。优点是效率高，缺点是容易产生内存碎片
标记-复制
将可用内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块，当这块用完之后将活的对象复制到另外一块上面，然后将已经使用的内存空间清理掉，优点简单高效不会产生内存碎片，缺点需要2倍的内存来管理
标记-整理
1）标记：标记清理的算法前部分一致，均是遍历GC Roots然后将存活的对象标记
2）整理：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收
效率比标记-清理算法效率低，但是不会产生内存碎片
二、主流的4个垃圾收集器分别是
第一阶段：Serial收集器（常用与单CPU环境）使用单线程处理所有的垃圾回收工作， jdk1.3.1之前Java虚拟机仅仅能使用Serial收集器 开启Serial收集器 -XX:+UseSerialGC
第二阶段：Parallel（并行）收集器，Parallel主要优势是多线程完成垃圾收集的工作，利用CPU多核的特性大幅降低gc时间开启并行收集器
-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC
第三阶段：CMS（并发）收集器，多线程的方式进行垃圾回收，在FULL GC不再暂停应用线程，而是多个后台线程定期对老年代的空间进行扫描，及时回收不再使用的对象 开启CMS收集器 -XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC
第四阶段：G1收集器 G1是jdk1.7的新特性之一，jdk1.7+上的版本可以自主配置JVM GC选项 -XX :+UseG1GC
G1收集器的设计目标是取代CMS收集器，与CMS收集器相比，G1是一个有整理内存过程的垃圾收集器，不会产生很多的内存碎片，G1的Stop the Word更可控，G1在停顿时间上添加了预测的机制，用户可以指定期望的停顿时间。
收集器的选择：一般情况下，堆空间小于4G时，CMS收集器的性能比G1收集器好，CMS收集器使用算法比G1简单，G1的能够在不同的分区处理堆，扩展性更好，比CMS更容易处理超大堆的情况
三、分代的垃圾回收策略:
垃圾收集器都遵循了同一种方式：根据情况将堆划分不同的代（Generation），采用分代机制的原因是因为JAVA程序在运行的会产生很多对象，并且大量的对象比如临时变量比如一个循环中很多变量在下一个循环周期开始就会被丢弃，这种临时对象生命周期较短，但是比如Socket长连接、Http请求中的session对象这类的生命周期较长，不同的对象的生命周期是不一样的，因此不同的生命周期的对象采用不用的收集方式，提高回收效率，JVM虚拟机共划分为三代：年轻代，老年代和持久代
年轻代（ Young Generation）：所有的新生对象都会放在年轻代，年轻代的目标就是快速的收集掉那些生命周期短的对象，年轻代划分三个区。一个是Eden（ 伊甸园空间）区，两个Survivor（ 幸存者空间）区大部分的对象在Eden中生成，当Eden区空间耗尽市就会触发 Yong GC，在这种情况下Eden空间的数据会移动到Suvivor区，如果Suvivor空间不够，Eden空间的部分数据之间晋升到老年代空间中，最终Eden空间数据为空，GC停止工作，应用线程继续执行
老年代（ Old Generation）：在年轻代经历了N次垃圾回收任然存活的对象，就会被放到老年代中，因此老年代中存放的都是一些生命周期较长的对象。区域分配空间比新生代多，由于相对大的空间，发生在老年代的GC次数比新生代少很多，对象从老年代消失的过程称为Major GC或者Full GC
持久代（ Permanent Generation）：也称为方法曲（Method area）用于保存常量以及字符串常量，这个区域存储的不是老年代活下来的对象，这个区域也可能触发GC，发生在这个区域的GC事件也算Major GC
四、GC相关的常用参数
-Xmx：设置堆内存的最大值
-Xms： 设置堆内存初始值
-Xmn：设置新生代的大小
-Xss：设置栈的大小
-SurvivorRattio:新生代Eden区域与Survivor区域的容量比值，默认是8，代表Eden：Suvivor=8:1
-XX:ParallelGCThreads：设置垃圾回收的线程数，通常情况和CPU的数量相等
-XX:GCTimeRatio:设置吞吐量的大小，基于0-100之间 假设 GCTimeRatio 的值为 n，那么系统将花费不超过 1/(1+n) 的时间用于垃圾收集。
五、基于垃圾回收性能指标以及回收的原则
1、性能指标
（1）吞吐量：不考虑垃圾收集引起停顿时间或内存消耗，垃圾收集器能支持应用程序达到最高的性能指标
（2）延迟时间：缩短垃圾收集引起停顿（Stop The World ）时间，避免应用程序运行发生抖动
（3）内存：垃圾收集运行流畅所需要分配的内存数量
2.原则
（1）Minor GC也称新生代GC，每次尽可能多地收集垃圾对象
（2）GC内存最大化原则：JAVA堆的空间越大，垃圾收集的效果越好
（3）GC调优三选二的原则：吞吐量、延迟时间、内存选择其中的两个进行调优
六、什么时候需要JVM调优
通过现有的监控系统对系统的关键指标（GC time、GC count，分代内存大小变化，机器负载，CPU使用率、JVM线程）进行了解系统性能指标，当然也可以通过常用的命令自行的取了解系统的性能情况可以使用top查看机器的负载，以及CPU使用率、内存使用这些关键的指标，然后可以使用jstat -gcutil pid 1000可以看到 Yong GC时间和次数以及Full GC执行次数和执行花费时间，结合线上的接口数据性能和服务情况，定位出当前的系统JVM是否有问题需要进行排查问题，定位具体的问题，进行调优。
1.如果发现高峰期的CPU使用率（处于高位）与Load偏大，这时候结合JVM的线程数以及GC 次数（主要是Yong GC count），如果这个比历史经验值偏大，基本可以定位是Yong GC频率过高导致，适当的增大Yong区或者占比的方式来解决
2.如果发现高峰期的接口相应很慢，可以结合GC 时间以及GC log中的stop the word的时间，了解整个系统的stop the word时间是否较多，如果较多则需要减少总的GC time可以考虑从减少GC次数和GC时间两个维度考虑，一般情况下鱼和熊掌不可兼得，需要根据实际的情况进行调整相应的参数值如新生代与老年代的比值，eden与幸存区的比值，以及触发CMS回收Old区比例的阈值达到最优值
3.如果发生full GC非常频繁，这种情况下会出现stop the word时间相应的加长，从而导致接口或者服务相应时间变慢，这种情况很有可能产生内存泄漏的情况，很有可能是程序代码出现问题，根据垃圾回收的一些工具 jstat 、top、jmap等垃圾回收工具查看dump 分析具体的原因定位关键的代码，查到具体的问题
JVM学习任重而道远，作为一个JAVA程序员深入的理解GC是很有必要的，本文简单的介绍了JVM GC的基本概念，后续会继续深入的关注。推荐一本《JAVA性能权威指南》涵盖了JVM的体系结构知识。
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