內存作爲程序運行時非常重要的一個系統資源，直接影響到程序的正常運行和程序性能。C/C++需要程序員顯式地分配和釋放內存，這不僅給程序員帶來工作負擔，而且還會給程序帶來內存錯誤訪問和泄露的安全隱患。Java的垃圾回收能夠自動地管理內存，不僅提高了程序開發效率，而且保證了系統的安全性。
Java的垃圾回收機制主要的任務有兩個：1. 識別不再被使用的對象；2. 釋放不再被使用對象的內存，並歸還給程序。
爲了識別不再被使用的對象，Java有兩種標記垃圾的方法：
1. 計數法：
每個對象分配一個計數器，用來區分活躍對象和不再使用對象。對象每被引用一次，其計數器加1，引用消失，其計數器減1。計數器爲0時，對象被回收，其引用的所有對象的計數器都減1。
計數法的優勢是很快被執行，程序可以不用長時間停頓，比較適合於實時程序。其劣勢是無法檢測循環引用，計數器的加減帶來額外開銷。
2. 跟蹤法：
從根結點開始追蹤對象引用圖，遇到對象，打上標記，追蹤結束時，沒有標記的對象是無法觸及的，則可以回收。可以在程序註冊表、每一個線程堆棧中的局部變量以及靜態變量中找到根。
由於計數法的缺陷，這種技術已經不再應用到實際Java虛擬機中。下面主要介紹基於跟蹤法的四種垃圾收集器：
1.跟蹤收集器：
分爲標記和清除兩個階段。在標記階段，停止程序，通過遍歷引用圖，標記可觸及的對象。在清除階段，清除未被標記的對象，釋放它們的內存。
跟蹤收集器比較簡單，同時可以收集循環引用，而且不會有計數器加減的額外代價。但是它的不足之處是，標記階段可能使程序停頓的時間過長，清除階段釋放的內存容易產生內存碎片。
2.拷貝收集器：
爲了避免產生內存碎片，堆分成兩個區域。一個區域空間耗盡，程序中止，堆被遍歷，遇到活動對象拷貝到另一個區域連續地址空間上，內存從新的區域中分配，原來區域的內存被釋放。
爲了避免產生內存碎片，堆分成兩個區域。一個區域空間耗盡，程序中止，堆被遍歷，遇到活動對象拷貝到另一個區域連續地址空間上，內存從新的區域中分配，原來區域的內存被釋放。
這種技術雖然避免了釋放對象時產生的內存碎片，但是任何時候只能使用堆的一半的存儲空間。同時，對於對於生命週期比較長的對象，會頻繁地在兩個區域間來回拷貝，嚴重影響系統效率。
3.壓縮收集器：
在清除階段，把活動對象移到堆的一端，堆的另一端出現一個大的連續空閒區。由於對象的位置被移動，對象的引用需要更新。
通過對象句柄和對象句柄表，可以使對象引用變得更簡單。對象引用不再直接指向堆中的對象，而是指向對象句柄表。對象句柄表中的對象句柄指向對象在堆中的實際位置。對象被移動後，只需要更新對象句柄，而不用修改對象引用。
這種策略結合了跟蹤收集器和拷貝收集器的優點，代價是收集階段除了釋放不可觸及對象，還要移動活躍對象。這種策略的優勢既解決了內存碎片，又使生命週期長的對象趨向於沉於堆的底部，從而避免了這些對象的頻繁拷貝。
4. 按代收集器：
雖然壓縮收集器結合了跟蹤收集器和拷貝收集器的優點，但是每次對象訪問都要先經過對象句柄表，才能訪問到堆中的對象。由於每次對象訪問的額外一次訪問，嚴重影響到程序性能，因此壓縮收集器並不是完勝另外兩種策略。
按代收集器根據程序中對象生命週期的特點，將堆按代劃分爲子堆，每個子堆存儲一代對象。越年輕的一代，收集的頻率越高。一代中某對象經過幾次垃圾收集仍然存活，就會被移到年齡更高的一代中。
不同的代中，可以採用不同的收集器。年輕代中可以採用拷貝收集器，避免生命週期長的對象頻繁來回拷貝的缺陷。年老代中可以採用跟蹤收集器或者壓縮收集器，避免了碎片整理帶來的額外代價。
Java的垃圾回收機制雖然相對於其他語言在內存管理上有很大優勢，但是這種機制目前也存在一定的不足：
1. 降低程序性能：自動回收垃圾，需要暫停程序運行，佔用CPU資源
2. 缺乏控制：垃圾回收由虛擬機實現，程序員無法控制
