Java虚拟机JVM及垃圾回收机制

一、内存模型及分区

　　JVM 是可运行 Java 代码的假想计算机 ，包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收，堆 和 一个存储方法域。JVM 是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互。

　　

 

　　JVM 分为堆区和栈区，还有方法区，初始化的对象放在堆里面，引用放在栈里面，class 类信息常量池（static 常量和 static 变量）等放在方法区。

　　

1.1、栈（Stack-线程私有）

　1.1.1 栈的结构是栈帧组成的，调用一个方法就压入一帧，帧上面存储局部变量表，操作数栈，方法出口等信息，每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。局部变量表存放的是 8 大基础类型加上一个引用类型，所以还是一个指向地址的指针。操作数栈的作用主要用来存储运算结果以及运算的操作数，它不同于局部变量表通过索引来访问，而是压栈和出栈的方式。

　　栈帧（Stack Frame）是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派（ Dispatch Exception）。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成（抛出了在方法内未被捕获的异常）都算作方法结束。

　1.1.2 JVM为每个线程创建一个栈，用于存储该线程执行方法的信息（实际参数、局部变量等），与线程的生命周期相同。

　1.1.3 栈的特性：后进先出；由系统自动分配速度快且栈是一个连续的存储空间。

1.2、堆（Heep-线程共享）---运行时数据区

　1.2.1 是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。

　1.2.2 JVM只有一个堆，被所有线程所共享。

　1.2.3 堆是一个不连续的存储空间，分配灵活但速度慢。

1.3、方法区/永久代（线程共享）：

　1.3.1 主要是存储类信息，常量池（static 常量和 static 变量），编译后的代码（字节码）等数据 (永远不变或唯一的内容) 。

　1.3.2 我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)

　1.3.3 运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字常量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。 Java 虚拟机对 Class 文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可、装载和执行。

　1.3.4 JVM只有一个方法区，被所有线程共享。

　1.3.5 方法区实际上也是堆，只是用来存储类、常量相关的信息。

　1.3.6 版本变换

1. 在JDK1.7以前HotSpot虚拟机使用永久代来实现方法区，永久代的大小在启动JVM时可以设置一个固定值（-XX:MaxPermSize），不可变；

2. 在JDK1.7中 存储在永久代的部分数据就已经转移到Java Heap或者Native memory。譬如符号引用(Symbols)转移到了native memory，原本存放在永久代的字符常量池移出。但永久代仍存在于JDK 1.7中，并没有完全移除。

3. JDK1.8中进行了较大改动

   1. 移除了永久代（PermGen），替换为元空间（Metaspace）；
   2. 永久代中的 class metadata 转移到了 native memory（本地内存，而不是虚拟机）；
   3. 永久代中的 interned Strings 和 class static variables 转移到了 Java heap；
   4. 永久代参数 （PermSize MaxPermSize） -> 元空间参数（MetaspaceSize MaxMetaspaceSize）

1.4、本地方法栈(线程私有)

　本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C 栈，但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

1.5、程序计数器(线程私有)

　一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果还是 Native 方法，则为空。这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

　　

二、Minor GC、Major GC、Full GC

2.1 Minor GC

　新生代 GC（Minor GC）：从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC,因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快。这一定义既清晰又易于理解。但是，当发生Minor GC事件的时候，有一些有趣的地方需要注意到：

　　2.1.1  当 JVM 无法为一个新的对象分配空间时会触发 Minor GC，比如当 Eden 区满了。所以分配率越高，越频繁执行 Minor GC。

　　2.1.2  内存池被填满的时候，其中的内容全部会被复制，指针会从0开始跟踪空闲内存。Eden 和 Survivor 区进行了标记和复制操作，取代了经典的标记、扫描、压缩、清理操作。所以 Eden 和 Survivor 区不存在内存碎片。写指针总是停留在所使用内存池的顶部。

　　2.1.3 执行 Minor GC 操作时，不会影响到永久代。从永久代到年轻代的引用被当成 GC roots，从年轻代到永久代的引用在标记阶段被直接忽略掉。

　　2.1.4 所有的 Minor GC 都会触发“全世界的暂停（stop-the-world）”，停止应用程序的线程。对于大部分应用程序，停顿导致的延迟都是可以忽略不计的。其中的真相就 是，大部分 Eden 区中的对象都能被认为是垃圾，永远也不会被复制到 Survivor 区或者老年代空间。如果正好相反，Eden 区大部分新生对象不符合 GC 条件，Minor GC 执行时暂停的时间将会长很多。
所以 Minor GC 的情况就相当清楚了——每次 Minor GC 会清理年轻代的内存。

　　2.1.5 触发机制：当年轻代满时就会触发Minor GC，这里的年轻代满指的是Eden代满，Survivor满不会引发GC。

2.2 Major GC

　Major GC清理Tenured区，用于回收老年代，出现Major GC通常会出现至少一次Minor GC。

　Major GC的触发条件：当年老代空间不够用的时候，虚拟机会使用“标记—清除”或者“标记—整理”算法清理出连续的内存空间，分配对象使用。

　　注意：也有认为是和full GC是等价的，收集整个GC堆。但因为HotSpot VM发展了这么多年，外界对各种名词的解读已经完全混乱了，当有人说“major GC”的时候一定要问清楚他想要指的是上面的old GC（只清理老年代）还是 full GC。

2.3 Full GC

　Full GC是针对整个新生代、老生代、元空间（metaspace，java8以上版本取代perm gen）的全局范围的GC。Full GC不等于Major GC，也不等于Minor GC+Major GC，发生Full GC需要看使用了什么垃圾收集器组合，才能解释是什么样的垃圾回收。

　Full GC触发条件：

　　2.3.1 调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行

　　2.3.2 老年代空间不足

　　2.3.3 方法去空间不足

　　2.3.4 通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存

　　2.3.5 由Eden区、From Space区向To Space区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小

三、JVM运行时内存

 　　Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。

 

　

3.1、新生代

　　是用来存放新生的对象。一般占据堆的 1/3 空间。由于频繁创建对象，所以新生代会频繁触发MinorGC 进行垃圾回收。新生代又分为 Eden 区、ServivorFrom、ServivorTo 三个区。

　3.1.1 Eden 区

　　Java 新对象的出生地（如果新创建的对象占用内存很大，则直接分配到老年代）。当 Eden 区内存不够的时候就会触发 MinorGC，对新生代区进行一次垃圾回收。

　3.1.2 ServivorFrom 区

　　上一次 GC 的幸存者，作为这一次 GC 的被扫描者。

　3.1.3 ServivorTo区

　　保留了一次 MinorGC 过程中的幸存者。

　3.1.4 MinorGC 的过程（复制->清空->互换）

　　MinorGC 采用复制算法。

　　3.1.4.1 eden、servivorFrom 复制到 ServivorTo，年龄+1

　　　　首先，把 Eden 和 ServivorFrom 区域中存活的对象复制到 ServivorTo 区域（如果有对象的年龄已经达到了老年的标准，则赋值到老年代区），同时把这些对象的年龄+1（如果 ServivorTo 不够位置了就放到老年区）；虚拟机会给每个对象定义一个对象年龄(Age)计数器，对象在Survivor区中每“熬过”一次GC，年龄就会+1。待到年龄到达一定岁数(默认是15岁)，虚拟机就会将对象移动到年老代。

　　3.1.4.2 清空 eden、servivorFrom

　　　　然后，清空 Eden 和 ServivorFrom 中的对象；

　　3.1.4.3 ServivorTo 和 ServivorFrom 互换

　　　　最后，ServivorTo 和 ServivorFrom 互换，原 ServivorTo 成为下一次 GC 时的 ServivorFrom区。

3.2、老年代

　主要存放应用程序中生命周期长的内存对象。

　老年代的对象比较稳定，所以 MajorGC 不会频繁执行。在进行 MajorGC 前一般都先进行了一次 MinorGC，使得有新生代的对象晋身入老年代，导致空间不够用时才触发。当无法找到足够大的连续空间分配给新创建的较大对象时也会提前触发一次 MajorGC 进行垃圾回收腾出空间。

　MajorGC 采用标记清除算法：首先扫描一次所有老年代，标记出存活的对象，然后回收没有标记的对象。MajorGC 的耗时比较长，因为要扫描再回收。MajorGC 会产生内存碎片，为了减少内存损耗，我们一般需要进行合并或者标记出来方便下次直接分配。当老年代也满了装不下的时候，就会抛出 OOM（Out of Memory）异常。

3.3、永久代 

 　指内存的永久保存区域，主要存放 Class 和 Meta（元数据）的信息,Class 在被加载的时候被放入永久区域，它和和存放实例的区域不同,GC 不会在主程序运行期对永久区域进行清理。所以这也导致了永久代的区域会随着加载的 Class 的增多而胀满，最终抛出 OOM 异常。

　在 Java8 中，永久代已经被移除，被一个称为“元数据区”（元空间）的区域所取代。元空间的本质和永久代类似，元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入 native memory, 字符串池和类的静态变量放入 java 堆中，这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize 控制, 而由系统的实际可用空间来控制。

四、Java 垃圾回收机制

 4.1、简介：

　在 java 中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在JVM 中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前堆内存不足时，才会触发执行，扫描那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合中，进行回收。

4.2、如何确定是否是垃圾（对象是否存活）

　4.2.1 引用计数法

　　在 Java 中，引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此，很显然一个简单的办法是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单说，即一个对象如果没有任何与之关联的引用，即他的引用计数为 0，则说明对象不太可能再被用到，那么这个对象就是可回收对象。 

　　引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题，也就是说当对象 A 引用对象 B，对象B 又引用者对象 A，那么此时 A,B 对象的引用计数器都不为零，也就造成无法完成垃圾回收，所以主流的虚拟机都没有采用这种算法。 

　4.2.2 可达性算法(引用链法) 

　　为了解决引用计数法的循环引用问题，Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。要注意的是，不可达对象不等价于可回收对象，不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象，则将面临回收。 

　　如果对象在可达性分析中没有与 GC Root 的引用链，那么此时就会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是是否有必要执行 finalize()方法。当对象没有覆盖 finalize()方法或者已被虚拟机调用过，那么就认为是没必要的。如果该对象有必要执行 finalize()方法，那么这个对象将会放在一个称为 F-Queue 的对队列中，虚拟机会触发一个 Finalize()线程去执行，此线程是低优先级的，并且虚拟机不会承诺一直等待它运行完，这是因为如果 finalize()执行缓慢或者发生了死锁，那么就会造成 FQueue 队列一直等待，造成了内存回收系统的崩溃。GC 对处于 F-Queue 中的对象进行第二次被标记，这时，该对象将被移除”即将回收”集合，等待回收。 

　　在 java 中可以作为 GC Roots 的对象有以下几种:

　　4.2.2.1 虚拟机栈中引用的对象 

　　4.2.2.2 方法区类静态属性引用的对象

　　4.2.2.3 方法区常量池引用的对象

　　4.2.2.4 本地方法栈 JNI 引用的对象

 4.3 垃圾收集方法

　4.3.1 标记清除算法（Mark-Sweep）

　　最基础的垃圾回收算法，分为两个阶段，标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象，清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图 

　

 　　这种方法很简单，但是会有两个主要问题：

　　　1.效率不高，标记和清除的效率都很低；

　　　2.会产生大量不连续的内存碎片，导致以后程序在分配较大的对象时，由于没有充足的连续内存而提前触发一次 GC 动作。

　4.3.2 复制算法（copying） 

　　为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块，当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去，把已使用的内存清掉，如图：

　 

 　　这种算法虽然实现简单，内存效率高，不易产生碎片，但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话，Copying 算法的效率会大大降低。 

　　于是将该算法进行了改进，内存区域不再是按照 1：1 去划分，而是将内存划分为8:1:1 三部分，较大那份内存交 Eden 区，其余是两块较小的内存区叫 Survior 区。每次都会优先使用 Eden 区，若 Eden 区满，就将对象复制到第二块内存区上，然后清除 Eden 区，如果此时存活的对象太多，以至于 Survivor 不够时，会将这些对象通过分配担保机制复制到老年代中。(java 堆又分为新生代和老年代)。

　4.3.3  标记整理算法(Mark-Compact) 

　　结合了以上两个算法，该算法主要是为了解决标记-清除，产生大量内存碎片的问题；当对象存活率较高时，也解决了复制算法的效率问题。它的不同之处就是在清除对象的时候现将可回收对象移动到一端，然后清除掉端边界以外的对象，这样就不会产生内存碎片了。

　　　

 　4.3.4 分代收集算法

　　分代收集法是目前大部分 JVM 所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域，一般情况下将 GC 堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(YoungGeneration)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收，新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收，因此可以根据不同区域选择不同的算法。 

　　4.3.4.1 新生代与复制算法

　　　目前大部分 JVM 的 GC 对于新生代都采取 Copying 算法，因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象，即要复制的操作比较少，但通常并不是按照 1：1 来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的 Eden 空间和两个较小的 Survivor 空间(From Space, To Space)，每次使用Eden 空间和其中的一块 Survivor 空间，当进行回收时，将该两块空间中还存活的对象复制到另一块 Survivor 空间中。 

　　　

 　　4.3.4.2 老年代与标记整理算法 

 　　　而老年代因为每次只回收少量对象，因而采用 Mark-Compact 算法。

　　　1. JAVA 虚拟机提到过的处于方法区的永久代(Permanet Generation)，它用来存储 class 类，常量，方法描述等。对永久代的回收主要包括废弃常量和无用的类。

　　　2. 对象的内存分配主要在新生代的 Eden Space 和 Survivor Space 的 From Space(Survivor 目前存放对象的那一块)，少数情况会直接分配到老年代。

　　　3. 当新生代的 Eden Space 和 From Space 空间不足时就会发生一次 GC，进行 GC 后，EdenSpace 和 From Space 区的存活对象会被挪到 To Space，然后将 Eden Space 和 FromSpace 进行清理。

　　　4. 如果 To Space 无法足够存储某个对象，则将这个对象存储到老生代。

　　　5. 在进行 GC 后，交换 FromSpace 和 To Space 了，如此反复循环。

　　　6. 当对象在 Survivor 区躲过一次 GC 后，其年龄就会+1。默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中

 

　4.3.5 GC 分代收集算法 VS 分区收集算法

　　4.3.5.1 分代收集算法 

　　　当前主流 VM 垃圾收集都采用”分代收集”(Generational Collection)算法, 这种算法会根据对象存活周期的不同将内存划分为几块, 如 JVM 中的 新生代、老年代、永久代，这样就可以根据各年代特点分别采用最适当的 GC 算法.

　　　在新生代-复制算法: 每次垃圾收集都能发现大批对象已死, 只有少量存活. 因此选用复制算法, 只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集.

　　　在老年代-标记整理算法: 因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保, 就必须采用“标记—清理”或“标记—整理”算法来进行回收, 不必进行内存复制, 且直接腾出空闲内存.

　　4.3.5.2 分区收集算法

　　　分区算法则将整个堆空间划分为连续的不同小区间, 每个小区间独立使用, 独立回收. 这样做的好处是可以控制一次回收多少个小区间 , 根据目标停顿时间, 每次合理地回收若干个小区间(而不是整个堆), 从而减少一次 GC 所产生的停顿。

 

 4.4 GC 垃圾收集器

　Java 堆内存被划分为新生代和年老代两部分，新生代主要使用复制和标记-清除垃圾回收算法；年老代主要使用标记-整理垃圾回收算法，因此 java 虚拟中针对新生代和年老代分别提供了多种不同的垃圾收集器，JDK1.6 中 Sun HotSpot 虚拟机的垃圾收集器如下： 

 　　

 　4.4.1 Serial 垃圾收集器（单线程、复制算法）

 　　Serial（英文连续）是最基本垃圾收集器，使用复制算法，曾经是JDK1.3.1 之前新生代唯一的垃圾收集器。Serial 是一个单线程的收集器，它不但只会使用一个 CPU 或一条线程去完成垃圾收集工作，并且在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束。Serial 垃圾收集器虽然在收集垃圾过程中需要暂停所有其他的工作线程，但是它简单高效，对于限定单个 CPU 环境来说，没有线程交互的开销，可以获得最高的单线程垃圾收集效率，因此 Serial垃圾收集器依然是 java 虚拟机运行在 Client 模式下默认的新生代垃圾收集器。 

 　4.4.2 ParNew 垃圾收集器（Serial+多线程） 

　　ParNew 垃圾收集器其实是 Serial 收集器的多线程版本，也使用复制算法，除了使用多线程进行垃圾收集之外，其余的行为和 Serial 收集器完全一样，ParNew 垃圾收集器在垃圾收集过程中同样也要暂停所有其他的工作线程。ParNew 收集器默认开启和 CPU 数目相同的线程数，可以通过-XX:ParallelGCThreads 参数来限制垃圾收集器的线程数。【Parallel：平行的】  ParNew虽然是除了多线程外和Serial 收集器几乎完全一样，但是ParNew垃圾收集器是很多 java虚拟机运行在 Server 模式下新生代的默认垃圾收集器。 

　4.4.3 Parallel Scavenge 收集器（多线程复制算法、高效） 

　　Parallel Scavenge 收集器也是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（Thoughput，CPU 用于运行用户代码的时间/CPU 总消耗时间，即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)），高吞吐量可以最高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而不需要太多交互的任务。自适应调节策略也是 ParallelScavenge 收集器与 ParNew 收集器的一个重要区别。

　4.4.4 Serial Old 收集器（单线程标记整理算法 ） 

　　Serial Old 是 Serial 垃圾收集器年老代版本，它同样是个单线程的收集器，使用标记-整理算法，这个收集器也主要是运行在 Client 默认的 java 虚拟机默认的年老代垃圾收集器。

　　在 Server 模式下，主要有两个用途：
　　　1. 在 JDK1.5 之前版本中与新生代的 Parallel Scavenge 收集器搭配使用。

　　　2. 作为年老代中使用 CMS 收集器的后备垃圾收集方案。

　　新生代 Serial 与年老代 Serial Old 搭配垃圾收集过程图： 

　　

　　新生代 Parallel Scavenge 收集器与 ParNew 收集器工作原理类似，都是多线程的收集器，都使用的是复制算法，在垃圾收集过程中都需要暂停所有的工作线程。

　　新生代 ParallelScavenge/ParNew 与年老代 Serial Old 搭配垃圾收集过程图：

　 　　

 　4.4.5 Parallel Old 收集器（多线程标记整理算法） 

　　Parallel Old 收集器是Parallel Scavenge的年老代版本，使用多线程的标记-整理算法，在 JDK1.6才开始提供。 在 JDK1.6 之前，新生代使用 ParallelScavenge 收集器只能搭配年老代的 Serial Old 收集器，只能保证新生代的吞吐量优先，无法保证整体的吞吐量，Parallel Old 正是为了在年老代同样提供吞吐量优先的垃圾收集器，如果系统对吞吐量要求比较高，可以优先考虑新生代 Parallel Scavenge和年老代 Parallel Old 收集器的搭配策略。 
　　新生代 Parallel Scavenge 和年老代 Parallel Old 收集器搭配运行过程图： 
　　

　4.4.6 CMS 收集器（多线程标记清除算法） 

　　Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其最主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，和其他年老代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。

　　CMS 工作机制相比其他的垃圾收集器来说更复杂，整个过程分为以下 6 个阶段： 　　

1. 初始标记：在这个阶段，需要虚拟机停顿正在执行的任务，官方的叫法STW(Stop The Word)。这个过程从垃圾回收的"根对象"开始，只扫描到能够和"根对象"直接关联的对象，并作标记。所以这个过程虽然暂停了整个JVM，但是很快就完成了。

2. 并发标记：这个阶段紧随初始标记阶段，在初始标记的基础上继续向下追溯标记。并发标记阶段，应用程序的线程和并发标记的线程并发执行，所以用户不会感受到停顿
   

3. 并发预清理：并发预清理阶段仍然是并发的。在这个阶段，虚拟机查找在执行并发标记阶段新进入老年代的对象(可能会有一些对象从新生代晋升到老年代， 或者有一些对象被分配到老年代)。通过重新扫描，减少下一个阶段"重新标记"的工作，因为下一个阶段会Stop The World。

4. 重新标记：这个阶段会暂停虚拟机，收集器线程扫描在CMS堆中剩余的对象。扫描从"根对象"开始向下追溯，并处理对象关联。

5. 并发清理：清理垃圾对象，这个阶段收集器线程和应用程序线程并发执行。

6. 并发重置：这个阶段，重置CMS收集器的数据结构，等待下一次垃圾回收。

        CMS不会整理、压缩堆空间，这样就带来一个问题：经过CMS收集的堆会产生空间碎片，CMS不对堆空间整理压缩节约了垃圾回收的停顿时间，但也带来的堆空间的浪费。

        为了解决堆空间浪费问题，CMS回收器不再采用简单的指针指向一块可用堆空 间来为下次对象分配使用。；而是把一些未分配的空间汇总成一个列表，当JVM分配对象空间的时候，会搜索这个列表找到足够大的空间来hold住这个对象

 　　　　清除 GC Roots 不可达对象，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。由于耗时最长的并发标记和并发清除过程中，垃圾收集线程可以和用户现在一起并发工作，所以总体上来看CMS 收集器的内存回收和用户线程是一起并发地执行。

　　CMS 收集器工作过程： 

　　

 　4.4.7 G1 收集器 

　　Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果，相比与 CMS 收集器，G1 收集器两个最突出的改进是：

　　　1. 基于标记-整理算法，不产生内存碎片。

　　　2. 可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。

　　G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率。