GC算法
一。引用计数算法
比较古老的回收算法。原理是此对象有一个引用，即增加一个计数，删除一个引用则减少一个计数。
垃圾回收时，只用收集计数为0的对象。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
两种实现方式
侵入式与非侵入性，引用计数算法的垃圾收集一般有侵入式与非侵入式两种，侵入式的实现就是将引用计数器直接根植在对象内部，用C++的思想进行解释就是，在对象的构造或者拷贝构造中进行加一操作，在对象的析构中进行减一操作，非侵入式恩想就是有一块单独的内存区域，用作引用计数器
图解说明如下：
二。根搜索算法
定义：根搜索方法是通过一些“GC Roots”对象作为起点，从这些节点开始往下搜索，搜索通过的路径成为引用链（Reference Chain），当一个对象没有被GC Roots的引用链连接的时候，说明这个对象是不可用的，这样的对象被判定为是可回收的。
java中可以作为GC Roots对象包括以下几种：
1.虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用对象。
2.方法区中的类静态属性引用的对象。
3.方法区中的常量引用的对象。
4.本地方法栈中JNI(也即一般说的Native方法)的引用的对象。
根搜索算法判断对象是否存活与引用有关。java将引用分为四类：强引用、软引用、弱引用、虚引用，这四种引用强度依次逐步减弱。
强引用：就是我们一般声明对象是时虚拟机生成的引用，强引用环境下，垃圾回收时需要严格判断当前对象是否被强引用，如果被强引用，则不会被垃圾回收。
软引用:软引用一般被做为缓存来使用。与强引用的区别是，软引用在垃圾回收时，虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。如果剩余内存比较紧张，则虚拟机会回收软引用所引用的空间；如果剩余内存相对富裕，则不会进行回收。换句话说，虚拟机在发生OutOfMemory时，肯定是没有软引用存在的。
弱引用：弱引用与软引用类似，都是作为缓存来使用。但与软引用不同，弱引用在进行垃圾回收时，是一定会被回收掉的，因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。
虚引用：与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。它不能单独使用，必须和引用队列联合使用。虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态。
图解说明如下所示:
具体解析：
根搜索算法中不可达的对象并非“非死不可”，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程。如果通过根搜索后发现没有与GC Roots相连的引用链相连。它将会被第一次标记并且会进行筛选，当对象没有覆盖finalize（）方法，或者finalize（）方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为没有必要执行finalize（）方法。
如果这个对象被判定为有必要执行finalize（）方法，那么这个对象将会被放置在一个名为F-Queue的队列之中，并在稍后有一条虚拟机自动建立、低优先级的 finalize的线程去执行。虚拟机会触发finalize（）方法，但并不承诺等待它执行结束。finalize（）方法是对象逃脱死亡的最后一次F-Queue中的对象机会。GC将会对F-QUEUEF-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果某个对象重新与GC Roots引用链上的对象建立关联关系，那么第二次标记时它将被移除F-Queue。
任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize（）方法不会被再次执行。
三。标记-清除算法
定义：标记清除算法是最基础的收集算法，其他收集算法都是基于这种思想。标记清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出需要回收的对象，标记完成之后统一清除对象。
算法过程：
标记-清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：
标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。
因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象；然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。
图解说明一下：
标记-清除算法详解：
它的做法是当堆中的有效内存空间（available memory）被耗尽的时候，就会停止整个程序（也被成为stop the world），然后进行两项工作，第一项则是标记，第二项则是清除。
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- 标记：标记的过程其实就是，遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象。
- 清除：清除的过程将遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。
也就是说，就是当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将依旧存活的对象标记一遍，最终再将堆中所有没被标记的对象全部清除掉，接下来便让程序恢复运行。
标记-清除算法的缺点：
（1）效率低：效率比较低（递归与全堆对象遍历），导致stop the world的时间比较长，尤其对于交互式的应用程序来说简直是无法接受。
（2）空间问题：这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，这点不难理解，我们的死亡对象都是随即的出现在内存的各个角落的，现在把它们清除之后，内存的布局自然会乱七八糟。而为了应付这一点，JVM就不得不维持一个内存的空闲列表，这又是一种开销。而且在分配数组对象的时候，寻找连续的内存空间会不太好找。
四。复制算法
将内存平均分成A、B两块，算法过程：
- 标记：它的第一个阶段与标记/清除算法是一模一样的，均是遍历GC Roots，然后将存活的对象标记。
- 整理：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。因此，第二阶段才称为整理阶段。
上图中可以看到，标记的存活对象将会被整理，按照内存地址依次排列，而未被标记的内存会被清理掉。如此一来，当我们需要给新对象分配内存时，JVM只需要持有一个内存的起始地址即可，这比维护一个空闲列表显然少了许多开销。
标记/整理算法不仅可以弥补标记/清除算法当中，内存区域分散的缺点，也消除了复制算法当中，内存减半的高额代价。
- 但是，标记/整理算法唯一的缺点就是效率也不高。
不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。从效率上来说，标记/整理算法要低于复制算法。（具体效果，需要根据实际情况而定）
六。分代收集算法
当前商业虚拟机的GC都是采用的“分代收集算法”，这并不是什么新的思想，只是根据对象的存活周期的不同将内存划分为几块儿。一般是把Java堆分为新生代和老年代：短命对象归为新生代，长命对象归为老年代。
- 新生代： 所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。年轻代分三个区。一个Eden区，两个Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这个Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor去也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制“年老区(Tenured)”。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来 对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor去过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序需要，Survivor区是可以配置为多个的（多于两个），这样可以增加对象在年轻代中的存在时间，减少被放到年老代的可能。
- 老年代：大量对象存活，适合用标记-清理/标记-整理；因为对象存活率高、没有额外空间对他进行分配担保，就必须使用“标记-清理”/“标记-整理”算法进行GC。
- 持久代：基本固定不变，用于存放静态文件，例如Java类和方法。持久代对GC没有显著的影响。持久代可以通过-XX:MaxPermSize=<N>进行设置。
注：老年代的对象中，有一小部分是因为在新生代回收时，老年代做担保，进来的对象；绝大部分对象是因为很多次GC都没有被回收掉而进入老年代。
七。串行收集（拓展）
串行收集使用单线程处理所有垃圾回收工作，因为无需多线程交互，实现容易，而且效率比较高。但是，其局限性也比较明显，即无法使用多处理器的优势，所以此收集适合单处理器机器。当然，此收集器也可以用在小数据量（100M左右）情况下的多处理器机器上。
八。并行收集（拓展）
并行收集使用多线程处理垃圾回收工作，因而速度快，效率高。而且理论上CPU数目越多，越能体现出并行收集器的优势。
九。并发收集（拓展）
相对于串行收集和并行收集而言，前面两个在进行垃圾回收工作时，需要暂停整个运行环境，而只有垃圾回收程序在运行，因此，系统在垃圾回收时会有明显的暂停，而且暂停时间会因为堆越大而越长。
