目錄
StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference
概述
程序計數器、虛擬機棧（棧幀：局部變量表、操作數棧）、本地方法隨線程而生滅；棧幀隨方法的出入棧而生滅。這幾個區域的內存和回收都具有確定性，不需要過多考慮回收問題。
而java堆區和 方法區，只有在運行期才決定分配了那些了內存？哪些內存需要回收？需要在何時回收？如何回收？
那些java堆對象需要回收？
引用計數算法和可達性回收算法
引用計數算法回收引用計數爲0的對象，但對循環引用無效。
從而補充可達性回收算法：
可作爲GCRoots的算法有以下幾種：
棧幀中局部變量表中引用的對象；方法區中類靜態屬性引用的對象；方法區中常量引用的對象；本地方法棧中引用的對象。
StrongReference、SoftReference、WeakReference、PhantomReference
滿足以上算法的可回收對象裏有一些“雞肋（食之無味，棄之可惜）”的對象，這些對象被回收我們感到真的有點可惜，所以題目中的引用“破土而出”：
強引用：類似這樣“Object obj = new Object()”的obj引用。
軟引用：它引用的對象在內存不夠用時回收。
弱引用：它引用的對象只能生存到下一次垃圾收集發生之前，且回收時內存是否足夠。
虛引用：它引用的唯一目的就是對象被回收時能收到一個系統通知。
不可達對象一定要“死”嗎
滿足回收算法的不可達對象要經歷2次標記纔會“死”去。
第一次：算法發現沒有與GC Roots相連接的引用鏈，它會被第一次標記，並接着篩選；
篩選：篩選條件是有無必要執行finalize方法；有，則加入F-Queue隊列，稍後虛擬機會自動建立低優先級的Finalizer線程去執行它（對象的finalize方法只會被jvm系統執行一次）；沒有覆蓋finalize方法的、已執行過finalize方法的對象都是沒必要執行的對象。
第二次：會對第一次標記過的對象，包括F-Queue中的對象，做第二次標記，標記後被回收。
我們可以在finalize方法裏讓this對象再次關聯GC Roots類型的引用，可以從GC中“拯救”回來，例如：
public class FinalizeEscapeGC {
public static FinalizeEscapeGC SAVE_HOOK = null;
public void isAlive() {
System.out.println("yes, i am still alive :)");
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
super.finalize();
System.out.println("finalize mehtod executed!");
FinalizeEscapeGC.SAVE_HOOK = this;
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
SAVE_HOOK = new FinalizeEscapeGC();
//對象第一次成功拯救自己
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
// 因爲Finalizer方法優先級很低，暫停0.5秒，以等待它
Thread.sleep(500);
if (SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
// 下面這段代碼與上面的完全相同，但是這次自救卻失敗了
SAVE_HOOK = null;
System.gc();
// 因爲Finalizer方法優先級很低，暫停0.5秒，以等待它
Thread.sleep(500);
if (SAVE_HOOK != null) {
SAVE_HOOK.isAlive();
} else {
System.out.println("no, i am dead :(");
}
}
}
運行結果：
finalize mehtod executed!
yes, i am still alive :
no, i am dead :(
回收方法區
方法區的垃圾收集率低於java堆區。
回收的主要內容有：廢棄常量和無用的類。
方法區中的常量池裏的常量有字面量和符號引用，沒有任何地方引用這個字面量（例如“abc”這個字符串字面量，沒有任何String對象和其他地方引用），符號引用也通此理。
回收無用的類有3個苛刻的條件：
- java堆中不存在該類的實例
- 加載該類的ClassLoader已被回收
- 沒有任何地方引用Class對象和該Class對象對應的其他反射成員
使用反射，動態代理，GCLib等的框架，都需要方法區內存的動態回收，以便方法區內存溢出。
垃圾回收算法
標記-清除算法
首先對象的標記判定階段由引用計數爲0和可達性算法完成，然後進入一一清除階段。不足有2:
- 標記和清除2階段的效率都不高；
- 標記清除之後產生大量內存碎片，致使分配較大對象時無法滿足，從而導致一次垃圾回收行爲。
可能的算法執行過程如圖：
複製算法
爲了解決回收效率，將內存分爲等量的2分，一次使用其中一份，這份使用完時，把存活的對象複製到另一份上，再清除掉原來的那份以便下次使用。
優點：沒有內存碎片，實現簡單，運行高效；
不足：運行時內存縮小爲了原來的一半。
可能的算法執行過程如圖：
另，現在商用虛擬機都採用這種類似的複製算法來回收新生代，新生代中的大量對象（98%）存活時間很短，所以GC時（98%對象“已死”）需要複製到的空間（緊接着講到的Survivor2）並不需要太大，所以一般會把內存劃分爲Eden、Survivor1和Survivor2，它們依次佔比8:1:1，這樣運行時內存佔90%。
當然，我們不能保證每次都回收不多於10%的存活對象，所以多於10%的話，我們開啓擔保機制，讓本次多於10%的存活對象進入老年代，具體執行規則見後文內存分配和回收策略部分。
標記-整理算法
如果對象存活率高的話，複製算法會有較多的複製操作，從而gc效率會降低，一般不適用於老年代區域。因此根據老年代特點，本節算法“破冰而出”。
標記過程和“標記-清除”算法的標記過程一樣，但接着不直接清除標記的對象，而是所有存活的對象向內存的一端移動挨個排列，然後清除存活對象邊界外的內存。
可能的算法執行過程如圖：
分代收集算法
該算法把內存分爲新生代和老年代，且新生代劃分爲Eden、Survivor1和Survivor2幾個區域。複製算法可以在新生代 “施展拳腳”，老年代對象存活率高，無額外空間擔保分配，可以採用“標記-清除”和“標記-整理”算法回收。
垃圾收集器
以上垃圾收集算法是內存回收的方法論，而垃圾收集器是內存回收的具體實現。
Hotspot包含的垃圾收集器，如圖：
上圖的連線說明了7種收集器之中幾種可以搭配在新生代和老年代上進行內存回收。CMS和G1較複雜，其中G1可以同時收集新生代和老年代的垃圾。
具體原理見書。
HotSpot垃圾收集算法實現的注意事項
可達性對象判活算法中需要枚舉GC Roots對象，而GC Roots對象只要在全局性引用（常量對象或類型靜態對象）上和棧幀中的局部變量表中。而棧中的方法很多的情況下，站裏的引用也多，那麼要枚舉GC Roots對象必然會消耗很多時間，爲了解決這種情況，OopMap數據結構被設計出來承載GC Roots對象的引用，在類加載完成的時候，HotSpot就把對象內什麼偏移量上是什麼類型的數據計算出來，在JIT編譯過程中，也會在特定的位置記錄下棧裏和寄存器裏哪些位置是引用，這樣GC在掃描時就可以直接通過OopMap得知這些GC Roots對象了。
GC時，會“Stop The World”，至少在枚舉GC Roots時“Stop The World”。
要想GC，就需要讓所有用戶線程“跑”到安全點上暫停，這樣才能讓對象引用關係處於不再變化的情況，從而讓GC可以枚舉所有GC Roots找出不可達對象。
如果用戶線程處於sleep或blocked狀態，是無法讓他們“跑”到安全點上暫停的，所以針對這種情況引入安全區域的概念。
安全區域是指一段代碼片段之中，引用關係不會發生變化。
在用戶線程要離開Safe Region時，它要檢查GC是否已經完成了根節點枚舉（或者是整個GC過程），如果完成了，那線程就繼續執行，否則它就必須等待直到收到可以安全離開Safe Region的信號爲止。
內存分配和回收策略
新生代GC，例如，大多數情況下，對象在新生代Eden區中分配，當Eden區內存不夠時，發生Minor GC（新生代GC）。
老年代GC，英文稱：Major GC或Full GC，顧名生意發生在老年代。
JVM的啓動參數-XX:PretenureSizeThreshold意思是當對象需要分配的內存大於該值時，對象直接分配到老年代，該參數只對Serial和ParNew兩款收集器有效。
在第一次GC時，對象只會在Eden區和Survivor1區，Survivor2區是空的，緊接着Eden區中所有存活的對象都會被複制到Survivor2區， Survivor1區存活對象也會被複制到Survivor2區，並設置Survivor2區所有存活對象的年齡爲1，然後清理Eden區和Survivor1區。
下一次GC時，在Eden區存活的對象被複制到Survivor1區，而此時Survivor2區所有存活的對象根據他們的年齡值（此時年齡爲1）來決定去向，年齡達到一定值(年齡閾值，可以通過JVM啓動參數-XX:MaxTenuringThreshold來設置)的對象會被移動到年老代中，沒有達到閾值的對象會被複制到Survivor1區域，並設置Survivor1區所有存活對象的年齡爲原來年齡+1，最後清理Eden區和Survivor2區。若此時若MaxTenuringThreshold不等於1，Survivor2區所有存活的對象就都被複制到Survivor1區域。
同理，Survivor1區和Survivor2區在每次GC時交換使用。