參考及引用https://www.cnblogs.com/1024Community/p/honery.html
GC（Java的垃圾回收機制）
概括爲三個字：
where：運行時內存的分佈情況
when：對象何時需要被回收
how：對象如何被回收
一、內存分佈
JVM的內存結構包括五大區域：程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧、堆區、方法區。其中程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧3個區域隨線程而生、隨線程而滅，因此這幾個區域的內存分配和回收都具備確定性，就不需要過多考慮回收的問題，因爲方法結束或者線程結束時，內存自然就跟隨着回收了。而Java堆區和方法區則不一樣！這部分內存的分配和回收是動態的，正是垃圾收集器所需關注的部分。
應用執行時，定位和回收垃圾對象的過程會佔用總執行時間的將近25%，這會拖累應用的執行效率。
二、判斷對象是否存活的算法
2.1 引用計數算法
2.1.1 算法分析
引用計數是垃圾收集器中的早期策略。在這種方法中，堆中每個對象實例都有一個引用計數。當一個對象被創建時，就將該對象實例分配給一個變量，該變量計數設置爲1。當任何其它變量被賦值爲這個對象的引用時，計數加1（a = b,則b引用的對象實例的計數器+1），但當一個對象實例的某個引用超過了生命週期或者被設置爲一個新值時，對象實例的引用計數器減1。任何引用計數器爲0的對象實例可以被當作垃圾收集。當一個對象實例被垃圾收集時，它引用的任何對象實例的引用計數器減1。
2.1.2 優缺點
優點：引用計數收集器可以很快的執行，交織在程序運行中。對程序需要不被長時間打斷的實時環境比較有利。
缺點： 無法檢測出循環引用。如父對象有一個對子對象的引用，子對象反過來引用父對象。這樣，他們的引用計數永遠不可能爲0。
2.1.3 示例代碼
public class ReferenceFindTest {
public static void main(String[] args) {
MyObject object1 = new MyObject();
MyObject object2 = new MyObject();
object1.object = object2;
object2.object = object1;
object1 = null;
object2 = null;
}
}這段代碼是用來驗證引用計數算法不能檢測出循環引用。最後面兩句將object1和object2賦值爲null，也就是說object1和object2指向的對象已經不可能再被訪問，但是由於它們互相引用對方，導致它們的引用計數器都不爲0，那麼垃圾收集器就永遠不會回收它們。
2.2 可達性分析算法
可達性分析算法是從離散數學中的圖論引入的，程序把所有的引用關係看作一張圖，從一個節點GC ROOT開始，尋找對應的引用節點，找到這個節點以後，繼續尋找這個節點的引用節點，當所有的引用節點尋找完畢之後，剩餘的節點則被認爲是沒有被引用到的節點，即無用的節點，無用的節點將會被判定爲是可回收的對象。
2.2.1在Java語言中，可作爲GC Roots的對象包括下面幾種：
a) 虛擬機棧中引用的對象（棧幀中的本地變量表）；
b) 方法區中類靜態屬性或常量引用的對象；
c) 本地方法棧中JNI（Native方法）引用的對象。
2.2.2java中的引用
無論是通過引用計數算法判斷對象的引用數量，還是通過可達性分析算法判斷對象的引用鏈是否可達，判定對象是否存活都與“引用”有關。在Java語言中，將引用又分爲強引用、軟引用、弱引用、虛引用4種，這四種引用強度依次逐漸減弱。
1. 強引用
在程序代碼中普遍存在的，類似 Object obj = new Object() 這類引用，只要強引用還存在，垃圾收集器永遠不會回收掉被引用的對象。
2. 軟引用
用來描述一些還有用但並非必須的對象。對於軟引用關聯着的對象，在系統將要發生內存溢出異常之前，將會把這些對象列進回收範圍之中進行第二次回收。如果這次回收後還沒有足夠的內存，纔會拋出內存溢出異常。
示例：實現學生信息查詢的兩套數據操作方案：
1）將信息全放在內存，從內存中直接讀取（會一直佔用內存）
2）每次直接從數據庫讀取（內存不被佔用，但IO一直佔用）
因此，使用軟引用來解決。
3. 弱引用
也是用來描述非必需對象的，但是它的強度比軟引用更弱一些，被弱引用關聯的對象只能生存到下一次垃圾收集發生之前。當垃圾收集器工作時，無論當前內存是否足夠，都會回收掉只被弱引用關聯的對象。（由於回收線程優先級低，不一定發現弱引用的對象）
4. 虛引用
形同虛設，任何時候能被GC
三、對象死亡（被回收）前的最後一次掙扎
即使在可達性分析算法中不可達的對象，也並非是“非死不可”，這時候它們暫時處於“緩刑”階段，要真正宣告一個對象死亡，至少要經歷兩次標記過程。
第一次標記：如果對象在進行可達性分析後發現沒有與GC Roots相連接的引用鏈，那它將會被第一次標記；
第二次標記：第一次標記後接着會進行一次篩選，篩選的條件是此對象是否有必要執行finalize()方法。在finalize()方法中沒有重新與引用鏈建立關聯關係的，將被進行第二次標記。
第二次標記成功的對象將真的會被回收，如果對象在finalize()方法中重新與引用鏈建立了關聯關係，那麼將會逃離本次回收，繼續存活。
四、方法區如何判斷是否需要回收
方法區主要回收的內容有：廢棄常量和無用的類。對於廢棄常量也可通過引用的可達性來判斷，但是對於無用的類則需要同時滿足下面3個條件：
1. 該類所有的實例都已經被回收，也就是Java堆中不存在該類的任何實例；
2. 加載該類的ClassLoader已經被回收；
3. 該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方通過反射訪問該類的方法。
五、常用的垃圾收集算法：
5.1標記-清除算法：
標記-清除算法採用從根集合（GC Roots）進行掃描，對存活的對象進行標記，標記完畢後，再掃描整個空間中未被標記的對象，進行回收。標記-清除算法不需要進行對象的移動，只需對不存活的對象進行處理，在存活對象比較多的情況下極爲高效，但由於標記-清除算法直接回收不存活的對象，因此會造成內存碎片。
5.2複製算法
複製算法的提出是爲了克服句柄的開銷和解決內存碎片的問題。它開始時把堆分成 一個對象 面和多個空閒面， 程序從對象面爲對象分配空間，當對象滿了，基於copying算法的垃圾 收集就從根集合（GC Roots）中掃描活動對象，並將每個 活動對象複製到空閒面(使得活動對象所佔的內存之間沒有空閒洞)，這樣空閒面變成了對象面，原來的對象面變成了空閒面，程序會在新的對象面中分配內存。
5.3標記-整理算法
標記-整理算法採用標記-清除算法一樣的方式進行對象的標記，但在清除時不同，在回收不存活的對象佔用的空間後，會將所有的存活對象往左端空閒空間移動，並更新對應的指針。標記-整理算法是在標記-清除算法的基礎上，又進行了對象的移動，因此成本更高，但是卻解決了內存碎片的問題。
5.4分代收集算法
分代收集算法是目前大部分JVM的垃圾收集器採用的算法。它的核心思想是根據對象存活的生命週期將內存劃分爲若干個不同的區域。一般情況下將堆區劃分爲老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），在堆區之外還有一個代就是永久代（Permanet Generation）。老年代的特點是每次垃圾收集時只有少量對象需要被回收，而新生代的特點是每次垃圾回收時都有大量的對象需要被回收，那麼就可以根據不同代的特點採取最適合的收集算法。
5.4.1 年輕代（Young Generation）的回收算法
a) 所有新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。
b) 新生代內存按照8:1:1的比例分爲一個eden區和兩個survivor(survivor0,survivor1)區。一個Eden區，兩個 Survivor區(一般而言)。大部分對象在Eden區中生成。回收時先將eden區存活對象複製到一個survivor0區，然後清空eden區，當這個survivor0區也存放滿了時，則將eden區和survivor0區存活對象複製到另一個survivor1區，然後清空eden和這個survivor0區，此時survivor0區是空的，然後將survivor0區和survivor1區交換，即保持survivor1區爲空， 如此往復。
c) 當survivor1區不足以存放 eden和survivor0的存活對象時，就將存活對象直接存放到老年代。若是老年代也滿了就會觸發一次Full GC，也就是新生代、老年代都進行回收。
d) 新生代發生的GC也叫做Minor GC，MinorGC發生頻率比較高(不一定等Eden區滿了才觸發)。
5.4.2 年老代（Old Generation）的回收算法
a) 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。
b) 內存比新生代也大很多(大概比例是1:2)，當老年代內存滿時觸發Major GC即Full GC，Full GC發生頻率比較低，老年代對象存活時間比較長，存活率標記高。
5.4.3 持久代（Permanent Generation）的回收算法
用於存放靜態文件，如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。持久代也稱方法區，具體的回收可參見上文第四節。