一、什么是垃圾
垃圾就是无用的东西。那怎么区分一个东西有用无用呢？
1.垃圾的判定
1.1 引用计数法
原理：
最初人们的想法是这样：一个东西，我拿来用一次就记作+1，用好了放回去就记作-1，如果一个东西最后在盘算的时候，发现它的得分是0，那么就可以认为它目前没有被谁拿去用，那我现在把它丢掉不会影响到任何人现在正在做的事情。想法是不是很好？
问题：
可是，如果有一天，我们有一个螺丝钉，一个螺丝帽。我们取出螺丝钉和螺丝帽，并把螺丝帽和螺丝钉拧在一起，拧成一个螺组。虽然这个螺组我们没有在用了，可是由于螺丝钉在和螺丝帽配对，螺丝帽也在忙着和螺丝钉配对，因此他俩都不能被放回去。使得这两个工具无意义的占用着空间，因为他们的组合体现在实际上并没有什么用。
使用场景：
据说Lisp，Python，Ruby等的垃圾收集算法采用的就是引用计数算法。
1.2 可达性分析算法
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来，落在盘子里的葡萄就是不在葡萄串上的葡萄了。这就是可达性分析算法的原理。即：先找到所谓的根节点，从跟出发，所有用到的都不能回收，因为都有用，其他的用不着的都可以回收。
问题：
暂未明确
使用场景：
JVM中使用的通常都是可达性分析算法来判断哪些是垃圾对象。
细说：
jvm扫描堆中的对象，看是否能够沿着GCRoot对象为起点的引用链找到该对象，找不到，表示可以回收，反之则保留。在实际的操作中通常是
可以通过jmap 工具抓取程序当今的堆内存使用快照
jmap -dump:format=b,live,file=1.bin pid
表示通过jmap 抓取堆内存快照，格式是2进制格式（format=b）；
live：表示只抓取存活的对象而忽略掉已经被回收的对象。
file=1.bin ：表示抓取的文件会存放在1.bin这个文件中。
通过Eclipse Memory Analyzer工具打开抓取的文件，在java basics->GC Roots中查看可以作为root的 对象。
1.System Class 系统核心类
2.Native Stack 原生类
3.Thread 线程相关：活动线程。线程的每次方法调用产生的栈帧都可以作为方法对象。
4.Busy Monitor 正在加锁的对象
“可达性分析算法”就是看堆中的每个对象是不是在根节点的引用链上。如果在根节点上，就不能被回收，否则可以。
“引用链”即通过引用关系产生的链状结构。
关于“引用”：
引用可不单是 A a = new A();
这个叫做“强引用”。其他引用还有软引用、弱引用、虚引用、终接器引用。
【后面我单独写一篇来讲引用。】
这里只做简单的说明。
- 被GC Roots对象强引用的对象不会被回收；
- 被GC Roots对象软引用的对象在发生了GC和GC后内存仍然不足时它会被垃圾回收；
- 被GC Roots对象弱引用的对象在发生了GC时它会被垃圾回收；
应用：当内存紧张时，可以使用软链接。
二、垃圾回收发生在哪里
开门见山，这里讲jvm内存结构
堆内存中，分为新生代，老年代和StringTable（串表区）。其中新生代分为伊甸园区、幸存区From、幸存区To。
通常情况下，对象在伊甸园诞生，随着一轮小规模垃圾回收，一些有用的对象就会被复制到“幸存区To”，这些被复制过来的对象的年龄会加一，而伊甸园区则会整个被回收，当这个过程结束之后，幸存区To就会与幸存区From交换名字，即：此时幸存区To变为了空的，对象都到了幸存区From。等到下次小规模回收的时候，幸存区From和伊甸园里的有用对象年龄会再统一加一，年龄达到老年标准的对象可以直接进入老年代，没有达到的会被放入幸存区To，然后幸存区To和幸存区From再交换名称。
意外情况：
天神下凡：当新生区连续内存空间不足以存放一个大对象而老年代存得下时，对象会在老年代被创建。
补充说明：
StringTable：串池，当创建一个字符串变量时，会先从串池中搜索是否存在该字符串，若有，则直接引用，若没有，则创建该字符串并将其添加到串池，并引用。它的本质是一个HashTable，大小是固定的不可扩容。
三、垃圾回收的种类
上面提到的“小规模垃圾回收”实际上叫做“minor GC”。
1.Minor GC
- 负责从新生代进行垃圾回收。
- 新对象总是在伊甸园产生的（当新生代连续空间不足时，大对象可以在老年代被创建）
- 当新生代内存不足时，触发minorGC，将伊甸园中的有用对象复制到幸存区To年龄+1，并将幸存区To与幸存区From互换名称，接着将整个伊甸园清理掉。
- 当第二次minorGC时，会将伊甸园和幸存区From中的有用元素都放入幸存区To，对象年龄+1，然后清空伊甸园和幸存区From，再将To和From互换名称。
- 随着一次次的minorGC，当对象的年龄到15岁时（最大），会被移动到老年代中。对象的寿命最大为15，因为对象头用来存放年龄的位置为4bit。当新生代空间不足时会将一些对象放入老年代。
- minor GC发生时，会引发stop the world，暂停用户线程，等GC结束之后用户线程才会恢复运行。
- 当老年代空间不足，会先尝试触发minorGC，如果之后空间仍然不足，会触发一次full GC。它同样会引起一次 stop the world，而且stw时间更长。
2.Full GC
- 在老年代空间不足时负责从老年代进行垃圾回收。
3.小结
- 新生代内存不足发生的垃圾收集都是 minor GC
- Serial GC和Parallel GC在老年代内存不足时发生的垃圾收集都是 Full GC
- 在CMS和G1中，当老年代内存不足时，当老年代内存占堆内存45%，进入并发标记阶段，进而进入混合收集阶段。在这两个阶段中，若回收速度大于垃圾产生速度，则不会产生Full GC；若回收速度小于垃圾产生速度，即垃圾收集不过来，则会退化为并行收集，进而发生Full GC。
三、如何清理
1.标记清除算法
清理垃圾的方式有很多种，比如自己准备一些便利贴，哪些东西没用了你就给它贴一张写着
“垃圾”的便利贴，等到周末有空了，把所有贴了“垃圾”便利贴的东西都给扔到垃圾箱去就可以了（记得自己在扔的时候分个类啊！不然可能会罚款）这就是标记清除算法。
2.标记整理算法
当然你也可以在标记之后，把这些垃圾尽可能的放在一块，这样的好处就是你的空间会集中一些，不至于这里一点空，那里一点空的。这就是标记整理算法。
3.复制算法
当你家足够大，或者是你的垃圾足够多的，钱也足够多，那你就不用像上面那么做了，可以直接把有用的东西再买一份放到另一间空屋子就可以了。这就是复制算法。
四、有哪些垃圾回收器
按原理分
1.串行 垃圾回收器
特点：
- 单线程
- 适用于堆内存较小，适合个人电脑
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Serial：新生代的垃圾回收器，使用“复制”算法回收垃圾。
SerialOld：老年代的垃圾回收器，使用“标记整理”算法回收垃圾。
2.吞吐量优先 垃圾回收器
特点：
- 多线程
- 堆内存较大，多核cpu
- 让单位时间内，STW的时间最短 如：0.2+0.2=0.4（STW：stop the world，即当执行到垃圾回收的某个阶段时，会将所有用户线程暂停下来，这段暂停时间被称为SWT）
开启开关：-XX:+UseParallelGC~-XX:+UseParallelOldGC~(在jdk1.8开始，此开关默认开启。即默认使用吞吐量优先垃圾回收器)
工作模式：-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：自适应调整新生代的大小
GC时间占比：-XX:GCTimeRatio = ratio：用来设定GC时间与程序运行时间的比值。1/(1+ratio)；默认是99，通常需要配置成19.
最大暂停毫秒数：-XX:MaxGCPauseMillis=ms：默认值是200；
3.响应时间优先 垃圾回收器
并行标记清除 垃圾回收器
-XX:+UseConcMarkSweepGC ~ -XX:+UseParNewGC ~SerialOld
-XX:+UseConcMarkSweepGC ：用来进行老年代垃圾回收；当其并发失败，切换至SerialOld进行垃圾回收
-XX:+UseParNewGC：工作在新生代的垃圾回收器
并行度与并发数：
-XX:ParallelGCThreads=n~-XX:ConcGCThreads=threads
并行的垃圾回收线程数：通常等于cpu核数。
并发的垃圾回收线程数：通常设置为并行数的1/4。即：留着剩余3/4的线程数用来执行用户逻辑。
并行数是垃圾回收线程能使用的最多线程数，并发数是可以同时运行的垃圾回收器线程数。
执行cms内存回收时的内存占比：-XX:CMSInitiatingOccupancyFration=percent
重新标记前对新生代进行垃圾回收：-XX:+CMSScavengeBeforeRemark
cms存在由碎片过多导致的同步失败，会使垃圾收集时间剧增。这是其一大问题。
按实现分
CMS垃圾回收器
CMS（Concurrent Mark Sweep），是一款并发的、使用标记-清除算法的垃圾回收器。
具体说明可以看这篇https://www.jianshu.com/p/2a1b2f17d3e4
G1垃圾回收器
- 同时注重吞吐量和低延迟，默认的暂停目标是200ms
- 支持超大堆空间，会将堆划分为多个大小相等的Region
- 整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法
- 这是一种在jdk9中默认使用的垃圾回收器。下面有一篇详细说明。
https://www.jianshu.com/p/aef0f4765098