一.概念理解
1.1堆與棧
棧是運行時單位，解決程序的運行問題，即程序如何執行，或說如何處理數據
堆是數據的存儲單位，堆是jvm中管理內存中最大一塊。它是被共享，存放對象實例。也稱爲“gc堆”。
垃圾回收的主要管理區域
在java中一個線程就會有一個線程棧與之對應，不同的線程執行邏輯不同，因此需要一個獨立的線程棧。而堆是所有線程共性的。棧因爲是運行單位，因此裏面存儲的信息都是跟當前線程相關信息的。包括局部變量，程序運行狀態，方法返回值等等；而堆只負責存儲信息。
1.2爲什麼需要堆和棧
第一.從設計角度，棧代表了處理邏輯，而堆代表了數據。這樣分開，使得邏輯更爲清晰。分而治之的思想。這種隔離。模塊化的思想在設計的方方面面都有體現。
第二.堆與棧的分離，使得堆中的內容可以被多個棧共享（也可以理解爲多個線程訪問同一個對象）。這種共享的收益很多，一方面這種共享提供了一種有效的數據交互方式，另一方面，堆中的共享變量和緩存可以被所有棧訪問，節省空間
第三.棧因爲運行時需要，比如保存形系統運行的上下文，需要進行地段的劃分。由於棧只能向上增長，因此就會限制棧儲存內容的能力。而堆不同，堆中的對象可以根據需要動態增長的。因此棧和堆拆分，使得動態增長成爲可能，相應棧中只需要記錄堆中的一個地址即可。
第四.面向對象就是堆與棧的完美結合。我們把對象開分開，對象的屬性其實就是數據，存放在堆中；而對象的行爲（運行邏輯），放在棧中。我們在編寫對象的時候，其實是編寫了數據結構，也編寫的數據處理的邏輯。在java中，Main函數是棧的起始點，也是程序的起始點
1.3存儲數據
堆中存的是對象
棧中存儲的是基本數據類型和堆中對象的引用
一個對象的大小是不可估計的，或者說是動態變化的，但是棧中，一個對象只對應了一個4byte的引用
爲什麼不把基本類型放在堆中呢？
**因爲其佔用的空間一般是1~8個字節，需要空間比較少，因爲是基本類型，不會出現動態增長的的情況（長度固定），因此在棧中存儲就足夠了。**如果把它存在在堆中是沒有意義的（還會浪費空間）。可以這麼說，基本類型和對象的引用都是存在在棧中，但是基本類型，對象引用和對象本身就有區別了，因爲一個是棧中的數據，一個是堆中的數據，會產生java中參數傳遞的問題
三.參數傳遞
1.java中只有值傳遞（基本數據類型的值，引用數據類型的值）
2.java中沒有指針的概念
3.程序運行永遠是在棧中進行的，因此參數傳遞時，只存在傳遞基本類型和對象引用的問題。不會傳對象本身。堆和棧中，棧是程序運行最根本的東西。程序運行可以沒有堆，但是不能沒有棧。而堆是爲棧進行數據存儲服務，說白了堆就是一塊共享的內存。正因爲堆和棧分離的思想，才使得java的垃圾回收稱爲可能。
java中，棧的大小通過-Xss來設置，當棧中存儲數據比較多時，需要適當調大這個值，否則會出現java.lang.StackOverflowError異常。常見的出現這個異常是無法返回的遞歸，因爲棧中保存的信息都是方法返回的記錄點。
四.對象的大小
在stack裏面，對象的大小：4byte的引用
基本數據的類型的大小是固定的。對於非基本數據類型的java對象的大小，就值得商榷。
在Java中，一個空Object對象的大小是8byte，這個大小隻是保存堆中一個沒有任何屬性的對象的大小，看下面語句：
Object ob = new Object();
這樣在程序中完成了一個java對象的生命，但是它所佔的空間爲：4byte+8byte是上面部分所說的java棧中保存引用的所需的空間。那8byte則是java堆中對象的信息。因爲所有的java非基本類型都需要默認集成Object類，因此不論什麼樣的java對象，其大小必須大於8byte。
五.引用類型（不會回收強引用，其他引用會優先回收）
對象的引用分爲強引用，弱引用，軟引用，虛引用。
強引用：一般生成對象時java虛擬機生成的引用，強引用條件下，垃圾回收需要嚴格判斷當前對象引用是否是強引用，如果是，則不會被垃圾回收。
軟引用：一般作爲緩存來使用，軟引用在垃圾回收時，虛擬機會根據當前系統的剩餘內存來決定是否對軟引用進行回收。如果剩餘內存比較緊張，則虛擬機會回收軟引用所引用的空間；如果剩餘內存相對富裕，則不會進行回收。
弱引用：弱引用與軟引用類似，都是作爲緩存來使用。但與軟引用不同，弱引用在進行垃圾回收時，是一定會被回收掉的，因此其生命週期只存在於一個垃圾回收週期內。
六.回收算法（堆）
6.1 標記-清除（Mark-Sweep）:
1.回收算法的意思是怎麼移除在堆內存中不被使用的對象
2.遍歷堆裏面的所有對象，標記要回收的對象（不可達的對象）
3.珊瑚堆裏面標記的對象
此算法執行分兩階段：
第一階段從引用根節點開始標記所有被引用的對象
第二階段遍歷整個堆，把未標記的對象清除。此算法需要暫停整個應用，同時，會產生內存碎片。
6.2.複製（Copying）:
此算法把內存空間劃爲兩個相等的區域，每次只使用其中一個區域。垃圾回收時，遍歷當前使用區域，把正在使用中的對象複製到另外一個區域中。此算法每次只處理正在使用中的對象，因此複製成本比較小，同時複製過去以後還能進行相應的內存整理，不會出現“碎片”問題。當然，此算法的缺點也是很明顯的，就是需要兩倍內存空間。
6.3標記-整理（Mark-Compact）:
此算法結合了“標記-清除”和“複製”兩個算法的優點。也是分兩階段，第一階段從根節點開始標記所有被引用對象，第二階段遍歷整個堆，清除未標記對象並且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了“標記-清除”的碎片問題，同時也避免了“複製”算法的空間問題。
七.按分區對待
7.1增量收集（Incremental Collecting）
實時垃圾回收算法，即：在應用進行的同時進行垃圾回收。不知道什麼原因JDK5.0中的收集器沒有使用這種算法的。
把堆都掃描一般
7.2分代收集（Incremental Collecting）
解決了回收的數量和範圍問題
將堆裏面的內存都遍歷一般，可以達到目的，但是性能很差
有的對象：存活時間較長（IOC）
有的對象：存活時間短（局部變量）
基於對對象生命週期分析後得出的垃圾回收算法**。把堆分爲年青代、年老代、持久代，對不同生命週期的對象使用不同的算法（上述方式中的一個）進行回收。現在的垃圾回收器（從J2SE1.2開始）都是使用此算法的**
8.按系統線程分
8.1串行收集:
串行收集使用單線程處理所有垃圾回收工作, 因爲無需多線程交互，實現容易，而且效率比較高。但是，其侷限性也比較明顯，即無法使用多處理器的優勢，所以此收集適合單處理器機器。當然，此收集器也可以用在小數據量（100M左右）情況下的多處理器機器上。
總結：單核 ，或者多核，數據量少
8.2並行收集
並行收集使用多線程處理垃圾回收工作，因而速度快，效率高。而且理論上CPU數目越多，越能體現出並行收集器的優勢。
總結：在多核上的發揮較大。多核堆的數據 大
大型的應用
不管你是並行還是串行，都需要停止整個應用。15ms
8.3併發收集
也需要停止應用，但是能減少時間！10
相對於串行收集和並行收集而言，前面兩個在進行垃圾回收工作時，需要暫停整個運行環境，而只有垃圾回收程序在運行，因此，系統在垃圾回收時會有明顯的暫停，而且暫停時間會因爲堆越大而越長。
在運行時，也能回收垃圾。
九.何爲垃圾？
9.1引用計數
上面說到的“引用計數”法，通過統計控制生成對象和刪除對象時的引用數來判斷。垃圾回收程序收集計數爲0的對象即可。但是這種方法無法解決循環引用
**** 碎片問題
由於不同Java對象存活時間是不一定的，因此，在程序運行一段時間以後，如果不進行內存整理，就會出現零散的內存碎片。碎片最直接的問題就是會導致無法分配大塊的內存空間，以及程序運行效率降低。所以，在上面提到的基本垃圾回收算法中，“複製”方式和“標記-整理”方式，都可以解決碎片的問題
十.對象引用樹遍歷
從程序運行的根節點出發，遍歷整個對象引用，查找存活的對象。那麼在這種方式的實現中，垃圾回收從哪兒開始的呢？即，從哪兒開始查找哪些對象是正在被當前系統使用的。上面分析的堆和棧的區別，其中棧是真正進行程序執行地方，所以要獲取哪些對象正在被使用，則需要從Java棧開始。同時，一個棧是與一個線程對應的，因此，如果有多個線程的話，則必須對這些線程對應的所有的棧進行檢查。
同時，除了棧外，還有系統運行時的寄存器等，也是存儲程序運行數據的。這樣，以棧或寄存器中的引用爲起點，我們可以找到堆中的對象，又從這些對象找到對堆中其他對象的引用，這種引用逐步擴展，最終以null引用或者基本類型結束，這樣就形成了一顆以Java棧中引用所對應的對象爲根節點的一顆對象樹，如果棧中有多個引用，則最終會形成多顆對象樹。在這些對象樹上的對象，都是當前系統運行所需要的對象，不能被垃圾回收。而其他剩餘對象，則可以視爲無法被引用到的對象，可以被當做垃圾進行回收。
因此，垃圾回收的起點是一些根對象（java棧, 靜態變量, 寄存器…）。而最簡單的Java棧就是Java程序執行的main函數。這種回收方式，也是上面提到的“標記-清除”的回收方式
- 同時創建和回收
垃圾回收線程是回收內存的，而程序運行線程則是消耗（或分配）內存的，一個回收內存，一個分配內存，從這點看，兩者是矛盾的。因此，在現有的垃圾回收方式中，要進行垃圾回收前，一般都需要暫停整個應用（即：暫停內存的分配），然後進行垃圾回收，回收完成後再繼續應用。這種實現方式是最直接，而且最有效的解決二者矛盾的方式。
堆變大->回收的時間變長->應用的停止時間長（採用併發收集）
但是這種方式有一個很明顯的弊端，就是當堆空間持續增大時，垃圾回收的時間也將會相應的持續增大，對應應用暫停的時間也會相應的增大。一些對相應時間要求很高的應用，比如最大暫停時間要求是幾百毫秒，那麼當堆空間大於幾個G時，就很有可能超過這個限制，在這種情況下，垃圾回收將會成爲系統運行的一個瓶頸。爲解決這種矛盾，有了併發垃圾回收算法，使用這種算法，垃圾回收線程與程序運行線程同時運行。在這種方式下，解決了暫停的問題，但是因爲需要在新生成對象的同時又要回收對象，算法複雜性會大大增加，系統的處理能力也會相應降低，同時，“碎片”問題將會比較難解決。
分代回收（重點）
分代的垃圾回收策略，是基於這樣一個事實：不同的對象的生命週期是不一樣的。因此，不同生命週期的對象可以採取不同的收集方式，以便提高回收效率。
在Java程序運行的過程中，會產生大量的對象，其中有些對象是與業務信息相關，比如Http請求中的Session對象、線程、Socket連接，這類對象跟業務直接掛鉤，因此生命週期比較長。但是還有一些對象，主要是程序運行過程中生成的臨時變量，這些對象生命週期會比較短，比如：String對象，由於其不變類的特性，系統會產生大量的這些對象，有些對象甚至只用一次即可回收。
試想，在不進行對象分代的情況下，每次垃圾回收都是對整個堆空間進行回收，花費時間相對會長，同時，因爲每次回收都需要遍歷所有存活對象，但實際上，對於生命週期長的對象而言，這種遍歷是沒有效果的，因爲可能進行了很多次遍歷，但是他們依舊存在。因此，分代垃圾回收採用分治的思想，進行代的劃分，把不同生命週期的對象放在不同代上，不同代上採用最適合它的垃圾回收方式進行回收。
虛擬機中的共劃分爲三個代：年輕代（Young Generation）、年老點（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。
持久代主要存放的是Java類的類信息，與垃圾收集要收集的Java對象關係不大；
年輕代和年老代的劃分是對垃圾收集影響比較大的；
年青代：
生成的對象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標就是儘可能快速的收集掉那些生命週期
短的對象。年輕代分三個區。一個Eden區，兩個Survivor區(一般而言)。大部分對象在Eden區中生
成。當Eden區滿時，還存活的對象將被複制到Survivor區（兩個中的一個），當這個Survivor區滿
時，此區的存活對象將被複制到另外一個Survivor區，當這個Survivor去也滿了的時候，從第一個
Survivor區複製過來的並且此時還存活的對象，將被複制“年老區(Tenured)”。
需要注意，Survivor的兩個區是對稱的，沒先後關係，所以同一個區中可能同時存在從Eden複製過來
對象，和從前一個Survivor複製過來的對象，而複製到年老區的只有從第一個Survivor去過來的對
象。而且，Survivor區總有一個是空的。同時，根據程序需要，Survivor區是可以配置爲多個的
（多於兩個），這樣可以增加對象在年輕代中的存在時間，減少被放到年老代的可能。
年老代：
在年輕代中經歷了N次垃圾回收後仍然存活的對象，就會被放到年老代中。因此，可以認爲年老代中存
放的都是一些生命週期較長的對象。
持久帶：
用於存放靜態文件，如今Java類、方法等。持久代對垃圾回收沒有顯著影響，但是有些應用可能動態
生成或者調用一些class，例如Hibernate等，在這種時候需要設置一個比較大的持久代空間來存放這
些運行過程中新增的類。持久代大小通過-XX:MaxPermSize=進行設置。
堆裏面分代（重點）
1 年輕代
2 老年代
3 持久代 jdk8 裏面沒有持久化代了使用MeteSpance
年輕代：
Eedn：伊甸區
So：存活區
S1：存活區
老年代滿：（Full GC）因爲該時間較長
開始回收
7.1 Scavenge GC
一般情況下，當新對象生成，並且在Eden申請空間失敗時，就會觸發Scavenge GC，對Eden區域進行GC，清除非存活對象，並且把尚且存活的對象移動到Survivor區。然後整理Survivor的兩個區。這種方式的GC是對年輕代的Eden區進行，不會影響到年老代。因爲大部分對象都是從Eden區開始的，同時Eden區不會分配的很大，所以Eden區的GC會頻繁進行。因而，一般在這裏需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能儘快空閒出來。
需要：速度快，效率高
7.2 Full GC
對整個堆進行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因爲需要對整個堆進行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此應該儘可能減少Full GC的次數。在對JVM調優的過程中，很大一部分工作就是對於FullGC的調節。有如下原因可能導致Full GC：
年老代（Tenured）被寫滿
持久代（Perm）被寫滿
System.gc()被顯示調用
年輕代->老年代（OK）
當老年代滿->持久化轉化（錯誤的）
持久化轉化: 項目啓動就確定下了
就是類加載器加載到的東西 + 常量池 + jvm 內部的數據
永久：可能類特別多，但是永久代空間較少。可能發生滿