- JVM的垃圾收集器（Garbage Collector）管理的是Java堆和方法區的垃圾回收。
- GC需要完成三件事：哪些內存需要回收（即判定垃圾）？什麼時候回收？如何回收（垃圾收集算法）？
垃圾判定算法
引用計數算法
- 對指向對象的引用進行計數，當計數器值歸零時則刪除該對象。
- 但是當出現循環引用時，相關的對象永遠無法被判定爲垃圾。
可達性分析算法
該算法基本思路如下：
- 選定一系列對象作爲根對象“GC Roots”，根據引用關係向下搜索，搜索走過的路徑稱爲“引用鏈”
- 如果某個對象到“GC Roots”之間沒有任何引用鏈相連，則證明此對象是不可能再被使用的
固定選爲“GC Roots”的對象有以下幾類：
- 在虛擬機棧中引用的對象。（局部變量、臨時變量等）
- 在方法區中類靜態變量和常量引用的對象
- 在本地方法棧中JNI（即本地方法）引用的對象
- JVM內部的引用
- 所有被同步鎖持有的對象
除此以外，不同的垃圾收集器還有自己的選擇。
引用的類型：無論哪一種垃圾判定算法都與引用有關，在JDK1.2版本之後擴充了引用的概念：
- 強引用：即平時最常見的引用關係，有強引用的對象一定不會被回收
- 軟引用：在首次回收後如果還沒有足夠的內存，纔會回收只有軟引用的對象（
SoftReference類）- 弱引用：比軟引用更弱，在垃圾收集器開始工作時，無論內存是否足夠，只有弱引用的對象都會被回收（
WeakReference類）- 虛引用：最弱的引用關係，甚至無法從虛引用獲取對象實例，更無法對對象的生存時間構成影響。（
PhantomReference類）
垃圾收集算法
分代收集理論
當前商業虛擬機的垃圾收集器大部分都基於“分代收集（Generational Collection）”的理論。分代收集理論基於以下假說：
- 弱分代假說（Weak Generational Hypothesis）:絕大多數對象都是朝生夕滅的。
- 強分代假說（Strong Generational Hypothesis）:熬過越多次垃圾收集過程的對象就越難以消亡。
- 跨代引用假說（Intergenerational Reference Hypothesis）:跨代引用相對於同代引用來說僅佔極少數。
基於以上假說的垃圾收集器會將其管理的內存劃分爲不同的區域，並根據各區域的特點以不同的頻率各自執行不同的垃圾收集算法。具體來說，至少會有“新生代（Young Generation）”和“老年代（Old Generation）”兩類區域。在新生代中，每次垃圾收集時都會有大批對象被回收，存活的少量對象會逐漸被移動到老年代中。據此可以總結以下特點：
- 新生代中的大部分對象都很容易被回收，因此需要以較高的頻率執行垃圾收集算法；同時每次垃圾收集後的新生代區域中的對象會很稀疏。
- 老年代中的大部分對象難以消亡，因此垃圾回收的頻率比較低；並且每次垃圾收集後會產生較小的碎片。
因此在不同的區域中需要執行不同的垃圾收集算法。常見的垃圾收集算法有以下幾種。
標記-清除算法
- 標記-清除（Mark-Sweep）算法是最早最基礎的垃圾收集算法（算法示意圖如下）
- 過程：第一階段根據垃圾判定算法標記出需要回收（或需要存活）的對象；第二階段清除（或保留）被標記的對象。
- 缺點：一是執行效率不穩定，容易隨着對象數量增長而降低；二是內存會產生較多的碎片，導致觸發過多不必要的GC動作。
標記-複製算法
半區複製，Semispace Copying
- 過程：將內存分爲大小相等的兩半，每次只使用其中一半。當執行垃圾收集時，就把仍存活的對象依次複製到另一半，再把已使用過的一半直接清理掉。
- 缺點：一是如果內存中多數對象是存活的，就會產生大量的複製開銷；二是可用內存縮小了一半。
![copying]()
Appel式回收
根據IBM一項研究，新生代中的對象98%都熬不過第一輪收集，因此並不需要按照半區複製中1:1的比例來劃分新生代的內存空間。
- 爲了優化半區複製的空間代價，可以將新生代分爲一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間。每次分配內存只使用Eden和其中一塊Survivor，垃圾收集時將所有的存活對象複製到另一塊Survivor中，然後清理掉已使用的兩塊空間。
- HotSpot虛擬機默認的Eden和Survivor大小比例爲8:1，即只有10%的空間是被浪費的。
- 如果垃圾收集後有大於10%的對象存活，需要依賴其他內存區域（實際上大多就是老年代）保存多出來的存活對象。
標記-整理算法
- 由於標記-複製算法需要其他內存區域的擔保，因此老年代不能直接用這種算法。標記-整理（Mark-Compact）算法就是針對老年代提出的。
- 過程：標記階段後，讓所有存活的對象向內存空間的一端移動。
- 缺點：與簡單的標記-清除算法比，移動操作有較重的負擔，會延長GC的延遲。（相應的，由於沒有碎片，內存分配會更加簡單）。
- Compromise：在老年代上，平時多數時間都採用標記-清除算法；直到內存空間的碎片化程度已經大到影響對象分配時，在採用標記-整理算法收集一次以清理碎片。
![compact]()
