垃圾回收機制:概述
1.垃圾回收機制作用:用來回收我們動態創建的,不用的對象,
2.垃圾回收算法:主要是根據類的生命週期來的。
類的生命週期的順序:加載-驗證-準備-解析-初始化-使用-卸載
垃圾回收機制就是描述的最後一個卸載過程，也就是把垃圾如何從內存中回收的問題。
帶着下面四個問題來學習:
首先，回顧一下jvm中的內存結構然後，確定那些對象是垃圾？
其次，有哪些算法回收這些垃圾？
接下來，jvm提供了哪些垃圾回收器
最後，對垃圾回收機制進行一個總結
一、jvm的內存結構
java 的內存結構
由上圖而知: 運行時區域分爲三部分:
1.PC寄存器、java虛擬機棧、本地方法棧3個區域是所有線程獨有的一塊區域，隨線程而生，隨線程而滅。自動回收無需考慮
2.堆和方法區 重點關注對象,因爲這兩個區域是 存放着被調用的類,或方法中的對象,只有在程序處於運行期間時才能知道會創建哪些對象,這部分內存的分配和回收是動態的
第一個問題的答案: 堆和方法區的對象是我們重點要監控,且需要回收對象的存在的區域.
二. 哪些對象是垃圾呢？
爲了確定哪些對象是垃圾, jvm爲我們提供了一些算法去判定。常見的判斷是否存活有兩種方法：引用計數法和可達性分析。
1.引用計數法
用一次,記一次. 爲0時,就是死亡對象, 存在問題,循環引用,導致永遠不會回收,..
例如:兩個類相互是對方的成員變量，toString的時候，相互調用。造成循環引用。因此,java並沒有採用此方案來判斷
2.可達性分析
已樹形結構爲準,沒有和根節點連接的,都被稱爲不可達對象,等待被回收,
3.Java 裏有哪些對象可以作爲GC Roots呢？主要有以下四種：
虛擬機棧（幀棧中的本地變量表）中引用的對象。
方法區中靜態屬性引用的對象。
方法區中常量引用的對象。
本地方法棧中 JNI 引用的對象。
三.有哪些算法回收這些垃圾呢？
1、標記－清理 , 特點:簡單,容易產生內存碎片
用可達性遍歷內存，把“存活”對象和“垃圾”對象標記。第二步（清理）,再遍歷一遍，把“垃圾”對象所佔的空間直接 清空 即可。
2. 標記－整理 特點: 適合存活對象多,垃圾少的情況,需要整理的過程
第一步（標記）：利用可達性遍歷內存，把“存活”對象和“垃圾”對象進行標記。
第二步（整理）：把所有存活對象堆到同一個地方，這樣就沒有內存碎片了。
3.複製 -轉移-清理 特點:簡單,不會產生隨便,內存利用率低,只用了一半
將內存按照容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊用完了，就將還活着的對象複製到另一塊上，然後再把使用過的內存空間一次性清理掉
四、堆和方法區的垃圾回收
上面提到了三種方法來回收內存 , 第四種是 分代回收算法。
1.方法區的垃圾回收
方法區又叫做永久代。永久代的垃圾回收主要有兩部分：廢棄常量和無用的類。
廢棄常量=沒有任何一個地方對這個常量進行引用就表示是廢棄常量。
無用的類=需要滿足下面三個條件
Java堆中不存在該類的任何實例，也就是該類的所有實例都被回收
加載該類的ClassLoader已經被回收
該類對應的Class對象在任何地方沒有引用了，也不能通過反射訪問該類的方法。
注意：《java虛擬機規範》裏面曾經說到過，不要求虛擬機對方法區進行垃圾回收。而且方法區進行垃圾回收性價比比較低。
2、Java 堆的垃圾回收：分代回收算法
Java 堆空間分成了三部分，這三部分用來存儲三類數據：
剛剛創建的對象。存活了一段時間的對象。永久存在的對象。
常規的 Java 堆至少包括了 新生代 和 老年代 兩塊內存區域，而且這兩塊區域有很明顯的特徵：
新生代：存活對象少、垃圾多老年代：存活對象多、垃圾少
(1)新生代－複製 回收機制 特點: 存活對象少、垃圾多
對於新生代區域，由於每次 GC 都會有大量新對象死去，只有少量存活。因此採用 複製 回收算法，GC 時把少量的存活對象複製過去即可。但是從上面我們可以看到，新生代也劃分了三個部分比例：Eden：S1：S2=8:1:1。
其中 Eden 意爲伊甸園，形容有很多新生對象在裏面創建；S1和S2中的S表示Survivor，爲倖存者，即經歷 GC 後仍然存活下來的對象。
工作原理: Eden提供內存,快要滿時,觸發機制，複製存活到A區,清空Eden ,清完重新對外提供內存.再次快滿,觸發機制,複製
Eden和A區的存活對象到B區, 清空Eden和A區,當某個A或B 被填滿,把多餘對象放到Old 區；當OLd也滿的時候,重新進行垃圾回收
快速理解(拿一個篩子(Eden)和兩個碗(Survivor),過濾海里的沙(死去的對象),直到過濾出來金子(OLd))
（2）老年代－標記整理 回收機制 特點是：存活對象多、垃圾少。
僅僅通過少量地移動對象就能清理垃圾，而且不存在內存碎片化。也就是標記整理的回收機制。
五.垃圾回收器 :有算法了.缺少一個執行工具, 這個工具就是(垃圾回收器)
首先得了解一下垃圾回收器的幾個名詞。
1. 吞吐量:
CPU 用於運行用戶代碼的時間與 CPU 總消耗時間的比值。比如說虛擬機總運行了 100 分鐘，用戶代碼時間 99 分鐘，垃圾回收 時間 1 分鐘，那麼吞吐量就是 99%。
2. 停頓時間 指垃圾回收器正在運行時，應用程序 的 暫停時間。
3. GC的名詞 新生代GC：Minor GC 老年代GC：Major GC
4.併發與並行
（1）串行（Parallel） 垃圾回收線程 進行垃圾回收工作，但此時 用戶線程 仍然處於 等待狀態。
（2）併發（Concurrent）這裏的併發指 用戶線程 與 垃圾回收線程 交替執行。
（3）並行（Parallel）這裏的並行指 用戶線程 和多條 垃圾回收線程 分別在不同 CPU 上同時工作。
在 JVM 中，具體實現有 Serial、ParNew、Parallel Scavenge、CMS、Serial Old（MSC）、Parallel Old、G1 等。在上圖中，你可以看到 不同垃圾回收器 適合於 不同的內存區域，如果兩個垃圾回收器之間 存在連線，那麼表示兩者可以 配合使用。
下面對這其中垃圾回收器有一個瞭解。
第一種：Serial（單線程）
Serial 回收器是最基本的 新生代垃圾回收器，是單線程的垃圾回收器。採用的是 複製算法。垃圾清理時，Serial回收器不存在線程間的切換，因此，在單 CPU` 的環境下，垃圾清除效率比較高。
第二種：Serial Old（單線程）
Serial Old回收器是 Serial回收器的老生代版本，單線程回收器，使用 標記-整理算法。在 JDK1.5 及其以前，它常與Parallel Scavenge回收器配合使用，達到較好的吞吐量，另外它也是 CMS 回收器在Concurrent Mode Failure時的後備方案。
第三種：ParNew（多線程）
ParNew回收器是在Serial回收器的基礎上演化而來的，屬於Serial回收器的多線程版本，採用複製算法。運行在新生代區域。在實現上，兩者共用很多代碼。在不同運行環境下，根據CPU核數，開啓不同的線程數，從而達到最優的垃圾回收效果。
第四種：Parallel Scavenge（多線程）
Parallel Scavenge回收器也是運行在新生代區域，屬於多線程的回收器，採用複製算法。與ParNew不同的是，ParNew回收器是通過控制垃圾回收的線程數來進行參數調整，而Parallel Scavenge回收器更關心的是程序運行的吞吐量。即一段時間內用戶代碼運行時間佔總運行時間的百分比。
第五種：Parallel Old（多線程）
Parallel Old回收器是Parallel Scavenge回收器的老生代版本，屬於多線程回收器，採用標記-整理算法。Parallel Old回收器和Parallel Scavenge回收器同樣考慮了吞吐量優先這一指標，非常適合那些注重吞吐量和CPU資源敏感的場合。
第六種：CMS（多線程回收）
CMS回收器是在最短回收停頓時間爲前提的回收器，屬於多線程回收器，採用標記-清除算法。
第七種：G1回收器
G1是 JDK 1.7中正式投入使用的用於取代CMS的壓縮回收器。它雖然沒有在物理上隔斷新生代與老生代，但是仍然屬於分代垃圾回收器。G1仍然會區分年輕代與老年代，年輕代依然分有Eden區與Survivor區。
G1首先將堆分爲大小相等的 Region，避免全區域的垃圾回收。G1的分區示例如下圖所示：
這種使用區域劃分內存空間以及有優先級的區域回收方式，保證G1回收器在有限的時間內可以獲得儘可能高的回收效率。
下面對這幾種垃圾回收機制進行一個總結：
六：學習完畢，歡迎批評指正。