程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧、本地方法棧3個(gè)區(qū)域隨線程而生，隨線程而滅，因此這幾個(gè)區(qū)域的內(nèi)存分配和回收都具備確定性，因?yàn)榉椒ńY(jié)束或者線程結(jié)束時(shí)，內(nèi)存自然就跟隨著回收了。而Java堆和方法區(qū)則不一樣，我們只有在程序處于運(yùn)行期間時(shí)才能知道會(huì)創(chuàng)建哪些對(duì)象，這部分內(nèi)存的分配和回收都是動(dòng)態(tài)的，垃圾收集器所關(guān)注的是這部分內(nèi)存。

一、對(duì)象存活判定算法

可達(dá)性分析算法

這個(gè)算法的基本思路就是通過一系列的稱為"GCRoots"的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈（ReferenceChain），當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GCRoots沒有任何引用鏈相連（用圖論的話來說，就是從GCRoots到這個(gè)對(duì)象不可達(dá)）時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的。

如果對(duì)象在進(jìn)行可達(dá)性分析后發(fā)現(xiàn)沒有與GCRoots相連接的引用鏈&對(duì)象覆蓋了finalize()方法&finalize()方法沒有被虛擬機(jī)調(diào)用過（finalize()方法都只會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用一次），那么這個(gè)對(duì)象被判定為有必要執(zhí)行finalize()方法，這個(gè)對(duì)象將會(huì)放置在一個(gè)叫做FQueue的隊(duì)列之中。對(duì)象可以在finalize()中成功拯救自己——只要重新與引用鏈上的任何一個(gè)對(duì)象建立關(guān)聯(lián)即可，譬如把自己（this關(guān)鍵字）賦值給某個(gè)類變量或者對(duì)象的成員變量，那在第二次標(biāo)記時(shí)它將被移除出"即將回收”的集合。finalize()的調(diào)用具有不確定行，只保證方法會(huì)調(diào)用，但不保證方法里的任務(wù)會(huì)被執(zhí)行完，這樣做的原因是，如果一個(gè)對(duì)象在finalize()方法中執(zhí)行緩慢，或者發(fā)生了死循環(huán)，將很可能會(huì)導(dǎo)致FQueue隊(duì)列中其他對(duì)象永久處于等待，甚至導(dǎo)致整個(gè)內(nèi)存回收系統(tǒng)崩潰。

強(qiáng)引用：Objcet obj = new Object()，垃圾收集器永遠(yuǎn)不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象。

軟引用：在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前，將會(huì)把這些對(duì)象列進(jìn)回收范圍之中進(jìn)行第二次回收。如果這次回收還沒有足夠的內(nèi)存，才會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常。

弱引用：被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象只能生存到下一次垃圾收集發(fā)生之前。當(dāng)垃圾收集器工作時(shí)，無論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。

虛引用

二、垃圾收集算法

1）標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）

分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象，主要不足有兩個(gè)：一個(gè)是效率問題，標(biāo)記和清除兩個(gè)過程的效率都不高；另一個(gè)是空間問題，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后在程序運(yùn)行過程中需要分配較大對(duì)象時(shí)，無法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作。

標(biāo)記-清除算法

2）復(fù)制算法（Copying）

它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用過的內(nèi)存空間一次清理掉。這樣使得每次都是對(duì)整個(gè)半?yún)^(qū)進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配時(shí)也就不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只要移動(dòng)堆頂指針，按順序分配內(nèi)存即可，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效。只是這種算法的代價(jià)是將內(nèi)存縮小為了原來的一半，未免太高了一點(diǎn)。

復(fù)制算法

新生代中的對(duì)象98%是“朝生夕死”的，所以并不需要按照1:1的比例來劃分內(nèi)存空間，而是將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中一塊Survivor。當(dāng)回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活著的對(duì)象一次性地復(fù)制到另外一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過的Survivor空間。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個(gè)新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的內(nèi)存會(huì)被“浪費(fèi)”。當(dāng)然，98%的對(duì)象可回收只是一般場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)，我們沒有辦法保證每次回收都只有不多于10%的對(duì)象存活，當(dāng)Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴其他內(nèi)存（這里指老年代）進(jìn)行分配擔(dān)保（Handle Promotion）。

內(nèi)存的分配擔(dān)保也一樣，如果另外一塊Survivor空間沒有足夠空間存放上一次新生代收集下來的存活對(duì)象時(shí)，這些對(duì)象將直接通過分配擔(dān)保機(jī)制進(jìn)入老年代。

3）標(biāo)記-整理算法（Mark-Compact）

復(fù)制收集算法在對(duì)象存活率較高時(shí)就要進(jìn)行較多的復(fù)制操作，效率將會(huì)變低。更關(guān)鍵的是，如果不想浪費(fèi)50%的空間，就需要有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保，以應(yīng)對(duì)被使用的內(nèi)存中所有對(duì)象都100%存活的極端情況，所以在老年代一般不能直接選用這種算法。根據(jù)老年代的特點(diǎn)，有人提出了另外一種“標(biāo)記整理”（MarkCompact）算法，標(biāo)記過程仍然與“標(biāo)記清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存。

標(biāo)記整理算法

4）分代收集算法（Generational Collectioin）

根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴?。新生代中，每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，只需要付出少量存活對(duì)象的復(fù)制成本就可以完成收集。而老年代中因?yàn)閷?duì)象存活率高、沒有額外空間對(duì)它進(jìn)行分配擔(dān)保，就必須使用“標(biāo)記—清理”或者“標(biāo)記—整理”算法來進(jìn)行回收。

參考：

《深入理解Java虛擬機(jī)：JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐》