Java垃圾回收機制
垃圾收集GC（Garbage Collection）是Java語言的核心技術之一， 在Java中，程序員不需要去關心內存動態分配和垃圾回收的問題，這一切都交給了JVM來處理。GC中判定爲垃圾的標準，標記垃圾的算法以及回收垃圾的算法。
引用計數法
引用計數法就是給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它，計數器就加 1；當引用失效，計數器就減 1；任何時候計數器爲 0 的對象就是不可能再被使用的，可以當做垃圾收集。這種方法實現起來很簡單而且優缺點都很明顯。
- 優點 執行效率高，程序執行受影響較小
- 缺點 無法檢測出循環引用的情況，導致內存泄露
可達性分析算法
這個算法的基本思想就是通過一系列的稱爲 “GC Roots” 的對象作爲起點，從這些節點開始向下搜索，節點所走過的路徑稱爲引用鏈，當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連的話，則證明此對象是不可用的。
第一步：標記 - 清理
垃圾回收的第一步是標記。垃圾回收器此時會找出哪些內存在使用中，還有哪些不是。
標記清除算法
該算法分爲“標記”和“清除”兩個階段：標記階段的任務是標記出所有需要被回收的對象，清除階段就是回收被標記的對象所佔用的空間。它是最基礎的收集算法，效率也很高，但是會帶來兩個明顯的問題：
- 效率問題
- 空間問題（標記清除後會產生大量不連續的碎片）
第二步：清除 整理
這一步會刪掉標記出的未引用對象。
標記整理算法
爲了解決複製算法的缺陷，充分利用內存空間，提出了標記整理算法。該算法標記階段和標記清除一樣，但是在完成標記之後，它不是直接清理可回收對象，而是將存活對象都向一端移動，然後清理掉端邊界以外的內存。
**整理：**把所有存活對象堆到同一個地方，這樣就沒有內存碎片了。
第三步：複製
將內存按照容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊用完了，就將還活着的對象複製到另一塊上，然後再把使用過的內存空間一次性清理掉
複製算法
爲了解決效率問題，我們開發出了複製算法。它可以將內存分爲大小相同的兩塊，每次使用其中的一塊。當第一塊的內存使用完後，就將還存活的對象複製到另一塊去，然後再把使用的空間一次清理掉。這樣就使每次的內存回收都是對內存區間的一半進行回收。
簡單來說就是該對象分爲對象面以及空閒面，對象在對象面上創建，對象面上存活的對象會被複制到空閒面，接下來就可以清除對象面的內存。
這種算法的優缺點也比較明顯
- 優點：解決碎片化問題，順序分配內存簡單高效
- 缺點：只適用於存活率低的場景，如果極端情況下如果對象面上的對象全部存活，就要浪費一半的存儲空間。
第四步：堆和方法區的垃圾回收
1、方法區的垃圾回收
方法區又叫做永久代。永久代的垃圾回收主要有兩部分：廢棄常量和無用的類。
首先是廢棄常量垃圾回收的一般步驟：
第一步：判定一個常量是否是廢棄常量：沒有任何一個地方對這個常量進行引用就表示是廢棄常量。
第二步：垃圾回收
然後是無用的類垃圾回收的一般步驟
第一步：判定一個類是否是“無用的類”：需要滿足下面三個條件
Java堆中不存在該類的任何實例，也就是該類的所有實例都被回收加載該類的ClassLoader已經被回收該類對應的Class對象在任何地方沒有引用了，也不能通過反射訪問該類的方法。第二步：滿足上面三個條件就可以回收了，但不是強制的。
2、Java 堆的垃圾回收：分代回收算法
分代收集算法
當前虛擬機的垃圾收集都採用分代收集算法，這種算法就是根據具體的情況選擇具體的垃圾回收算法。一般將 java 堆分爲新生代和老年代，這樣我們就可以根據各個年代的特點選擇合適的垃圾收集算法。
- 新生代：存活對象少、垃圾多
- 老年代：存活對象多、垃圾少
比如在新生代中，每次收集都會有大量對象死去，所以可以選擇複製算法，只需要付出少量對象的複製成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的對象存活機率是比較高的，而且沒有額外的空間對它進行分配擔保，所以我們必須選擇“標記-清除”或“標記-整理”算法進行垃圾收集。
(1)新生代－複製 回收機制
對於新生代區域，由於每次 GC 都會有大量新對象死去，只有少量存活。因此採用 複製 回收算法，GC 時把少量的存活對象複製過去即可。但是從上面我們可以看到，新生代也劃分了三個部分比例：Eden：S1：S2=8:1:1。
其中 Eden 意爲伊甸園，形容有很多新生對象在裏面創建；S1和S2中的S表示Survivor，爲倖存者，即經歷 GC 後仍然存活下來的對象。
工作原理如下：
- Eden對外提供堆內存。當 Eden區快要滿了，觸發垃圾回收機制，把存活對象放入 Survivor A 區，清空 Eden 區；
- Eden區被清空後，繼續對外提供堆內存；
- 當 Eden 區再次被填滿，對 Eden區和 Survivor A 區同時進行垃圾回收，把存活對象放入 Survivor B區，同時清空 Eden 區和Survivor A 區；
- 當某個 Survivor區被填滿，把多餘對象放到Old 區；
- 當 Old 區也被填滿時，進行 下一階段的垃圾回收。
（2）老年代－標記整理 回收機制
老年代的特點是：存活對象多、垃圾少。因此，根據老年代的特點，這裏僅僅通過少量地移動對象就能清理垃圾，而且不存在內存碎片化。也就是標記整理的回收機制。既然是標記整理算法，而且老年代內部也不存在着內存劃分，所以只需要根據標記整理的具體步驟進行垃圾回收就好了。
