一、什麼是垃圾
垃圾就是無用的東西。那怎麼區分一個東西有用無用呢？
1.垃圾的判定
1.1 引用計數法
原理：
最初人們的想法是這樣：一個東西，我拿來用一次就記作+1，用好了放回去就記作-1，如果一個東西最後在盤算的時候，發現它的得分是0，那麼就可以認爲它目前沒有被誰拿去用，那我現在把它丟掉不會影響到任何人現在正在做的事情。想法是不是很好？
問題：
可是，如果有一天，我們有一個螺絲釘，一個螺絲帽。我們取出螺絲釘和螺絲帽，並把螺絲帽和螺絲釘擰在一起，擰成一個螺組。雖然這個螺組我們沒有在用了，可是由於螺絲釘在和螺絲帽配對，螺絲帽也在忙着和螺絲釘配對，因此他倆都不能被放回去。使得這兩個工具無意義的佔用着空間，因爲他們的組合體現在實際上並沒有什麼用。
使用場景：
據說Lisp，Python，Ruby等的垃圾收集算法採用的就是引用計數算法。
1.2 可達性分析算法
原理：找不在葡萄串上的葡萄，只需要捏着一串葡萄的根部提起來，落在盤子裏的葡萄就是不在葡萄串上的葡萄了。這就是可達性分析算法的原理。即：先找到所謂的根節點，從跟出發，所有用到的都不能回收，因爲都有用，其他的用不着的都可以回收。
問題：
暫未明確
使用場景：
JVM中使用的通常都是可達性分析算法來判斷哪些是垃圾對象。
細說：
jvm掃描堆中的對象，看是否能夠沿着GCRoot對象爲起點的引用鏈找到該對象，找不到，表示可以回收，反之則保留。在實際的操作中通常是
可以通過jmap 工具抓取程序當今的堆內存使用快照
jmap -dump:format=b,live,file=1.bin pid
表示通過jmap 抓取堆內存快照，格式是2進制格式（format=b）；
live：表示只抓取存活的對象而忽略掉已經被回收的對象。
file=1.bin ：表示抓取的文件會存放在1.bin這個文件中。
通過Eclipse Memory Analyzer工具打開抓取的文件，在java basics->GC Roots中查看可以作爲root的 對象。
1.System Class 系統核心類
2.Native Stack 原生類
3.Thread 線程相關：活動線程。線程的每次方法調用產生的棧幀都可以作爲方法對象。
4.Busy Monitor 正在加鎖的對象
“可達性分析算法”就是看堆中的每個對象是不是在根節點的引用鏈上。如果在根節點上，就不能被回收，否則可以。
“引用鏈”即通過引用關係產生的鏈狀結構。
關於“引用”：
引用可不單是 A a = new A();
這個叫做“強引用”。其他引用還有軟引用、弱引用、虛引用、終接器引用。
【後面我單獨寫一篇來講引用。】
這裏只做簡單的說明。
- 被GC Roots對象強引用的對象不會被回收；
- 被GC Roots對象軟引用的對象在發生了GC和GC後內存仍然不足時它會被垃圾回收；
- 被GC Roots對象弱引用的對象在發生了GC時它會被垃圾回收；
應用：當內存緊張時，可以使用軟鏈接。
二、垃圾回收發生在哪裏
開門見山，這裏講jvm內存結構
堆內存中，分爲新生代，老年代和StringTable（串表區）。其中新生代分爲伊甸園區、倖存區From、倖存區To。
通常情況下，對象在伊甸園誕生，隨着一輪小規模垃圾回收，一些有用的對象就會被複制到“倖存區To”，這些被複制過來的對象的年齡會加一，而伊甸園區則會整個被回收，當這個過程結束之後，倖存區To就會與倖存區From交換名字，即：此時倖存區To變爲了空的，對象都到了倖存區From。等到下次小規模回收的時候，倖存區From和伊甸園裏的有用對象年齡會再統一加一，年齡達到老年標準的對象可以直接進入老年代，沒有達到的會被放入倖存區To，然後倖存區To和倖存區From再交換名稱。
意外情況：
天神下凡：當新生區連續內存空間不足以存放一個大對象而老年代存得下時，對象會在老年代被創建。
補充說明：
StringTable：串池，當創建一個字符串變量時，會先從串池中搜索是否存在該字符串，若有，則直接引用，若沒有，則創建該字符串並將其添加到串池，並引用。它的本質是一個HashTable，大小是固定的不可擴容。
三、垃圾回收的種類
上面提到的“小規模垃圾回收”實際上叫做“minor GC”。
1.Minor GC
- 負責從新生代進行垃圾回收。
- 新對象總是在伊甸園產生的（當新生代連續空間不足時，大對象可以在老年代被創建）
- 當新生代內存不足時，觸發minorGC，將伊甸園中的有用對象複製到倖存區To年齡+1，並將倖存區To與倖存區From互換名稱，接着將整個伊甸園清理掉。
- 當第二次minorGC時，會將伊甸園和倖存區From中的有用元素都放入倖存區To，對象年齡+1，然後清空伊甸園和倖存區From，再將To和From互換名稱。
- 隨着一次次的minorGC，當對象的年齡到15歲時（最大），會被移動到老年代中。對象的壽命最大爲15，因爲對象頭用來存放年齡的位置爲4bit。當新生代空間不足時會將一些對象放入老年代。
- minor GC發生時，會引發stop the world，暫停用戶線程，等GC結束之後用戶線程纔會恢復運行。
- 當老年代空間不足，會先嚐試觸發minorGC，如果之後空間仍然不足，會觸發一次full GC。它同樣會引起一次 stop the world，而且stw時間更長。
2.Full GC
- 在老年代空間不足時負責從老年代進行垃圾回收。
3.小結
- 新生代內存不足發生的垃圾收集都是 minor GC
- Serial GC和Parallel GC在老年代內存不足時發生的垃圾收集都是 Full GC
- 在CMS和G1中，當老年代內存不足時，當老年代內存佔堆內存45%，進入併發標記階段，進而進入混合收集階段。在這兩個階段中，若回收速度大於垃圾產生速度，則不會產生Full GC；若回收速度小於垃圾產生速度，即垃圾收集不過來，則會退化爲並行收集，進而發生Full GC。
三、如何清理
1.標記清除算法
清理垃圾的方式有很多種，比如自己準備一些便利貼，哪些東西沒用了你就給它貼一張寫着
“垃圾”的便利貼，等到週末有空了，把所有貼了“垃圾”便利貼的東西都給扔到垃圾箱去就可以了（記得自己在扔的時候分個類啊！不然可能會罰款）這就是標記清除算法。
2.標記整理算法
當然你也可以在標記之後，把這些垃圾儘可能的放在一塊，這樣的好處就是你的空間會集中一些，不至於這裏一點空，那裏一點空的。這就是標記整理算法。
3.複製算法
當你家足夠大，或者是你的垃圾足夠多的，錢也足夠多，那你就不用像上面那麼做了，可以直接把有用的東西再買一份放到另一間空屋子就可以了。這就是複製算法。
四、有哪些垃圾回收器
按原理分
1.串行 垃圾回收器
特點：
- 單線程
- 適用於堆內存較小，適合個人電腦
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Serial：新生代的垃圾回收器，使用“複製”算法回收垃圾。
SerialOld：老年代的垃圾回收器，使用“標記整理”算法回收垃圾。
2.吞吐量優先 垃圾回收器
特點：
- 多線程
- 堆內存較大，多核cpu
- 讓單位時間內，STW的時間最短 如：0.2+0.2=0.4（STW：stop the world，即當執行到垃圾回收的某個階段時，會將所有用戶線程暫停下來，這段暫停時間被稱爲SWT）
開啓開關：-XX:+UseParallelGC~-XX:+UseParallelOldGC~(在jdk1.8開始，此開關默認開啓。即默認使用吞吐量優先垃圾回收器)
工作模式：-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：自適應調整新生代的大小
GC時間佔比：-XX:GCTimeRatio = ratio：用來設定GC時間與程序運行時間的比值。1/(1+ratio)；默認是99，通常需要配置成19.
最大暫停毫秒數：-XX:MaxGCPauseMillis=ms：默認值是200；
3.響應時間優先 垃圾回收器
並行標記清除 垃圾回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~SerialOld
-XX:+UseConcMarkSweepGC ：用來進行老年代垃圾回收；當其併發失敗，切換至SerialOld進行垃圾回收
-XX:+UseParNewGC：工作在新生代的垃圾回收器
並行度與併發數：
-XX:ParallelGCThreads=n~-XX:ConcGCThreads=threads
並行的垃圾回收線程數：通常等於cpu核數。
併發的垃圾回收線程數：通常設置爲並行數的1/4。即：留着剩餘3/4的線程數用來執行用戶邏輯。
並行數是垃圾回收線程能使用的最多線程數，併發數是可以同時運行的垃圾回收器線程數。
執行cms內存回收時的內存佔比：-XX:CMSInitiatingOccupancyFration=percent
重新標記前對新生代進行垃圾回收：-XX:+CMSScavengeBeforeRemark
cms存在由碎片過多導致的同步失敗，會使垃圾收集時間劇增。這是其一大問題。
按實現分
CMS垃圾回收器
CMS（Concurrent Mark Sweep），是一款併發的、使用標記-清除算法的垃圾回收器。
具體說明可以看這篇https://www.jianshu.com/p/2a1b2f17d3e4
G1垃圾回收器
- 同時注重吞吐量和低延遲，默認的暫停目標是200ms
- 支持超大堆空間，會將堆劃分爲多個大小相等的Region
- 整體上是標記+整理算法，兩個區域之間是複製算法
- 這是一種在jdk9中默認使用的垃圾回收器。下面有一篇詳細說明。
https://www.jianshu.com/p/aef0f4765098