垃圾收集策略與算法
程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧隨線程而生，也隨線程而滅；棧幀隨著方法的開始而入棧，隨著方法的結束而出棧。這幾個區域的內存分配和回收都具有確定性，在這幾個區域內不需要過多考慮回收的問題，因為方法結束或者線程結束時，內存自然就跟隨著回收了。
而對于 JAVA 堆和方法區，我們只有在程序運行期間才能知道會創建哪些對象，這部分內存的分配和回收都是動態的，垃圾收集器所關注的正是這部分內存。
判定對象是否存活
若一個對象不被任何對象或變量引用，那么它就是無效對象，需要被回收。
一 引用計數法（無法回收循環引用的對象）
在對象頭維護著一個 counter 計數器，對象被引用一次則計數器 +1；若引用失效則計數器 -1。當計數器為 0 時，就認為該對象無效了。
引用計數算法的實現簡單，判定效率也很高，在大部分情況下它都是一個不錯的算法。但是主流的 Java 虛擬機里沒有選用引用計數算法來管理內存，主要是因為它很難解決對象之間循環引用的問題。
例子：對象 objA 和 objB 都有字段 instance，令 objA.instance = objB 并且 objB.instance = objA，由于它們互相引用著對方，導致它們的引用計數都不為 0，于是引用計數算法無法通知 GC 收集器回收它們。
二 可達性分析法（更好）
所有和 GC Roots 直接或間接關聯的對象都是有效對象，和 GC Roots 沒有關聯的對象就是無效對象。
GC Roots 是指：
- Java 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
- 本地方法棧中引用的對象
- 方法區中常量引用的對象
- 方法區中類靜態屬性引用的對象
- GC Roots 并不包括堆中對象所引用的對象，這樣就不會有循環引用的問題。
引用的種類
判定對象是否存活與“引用”有關。在 JDK 1.2 以前，Java 中的引用定義很傳統，一個對象只有被引用或者沒有被引用兩種狀態，我們希望能描述這一類對象：當內存空間還足夠時，則保留在內存中；如果內存空間在進行垃圾手收集后還是非常緊張，則可以拋棄這些對象。很多系統的緩存功能都符合這樣的應用場景。
在 JDK 1.2 之后，Java 對引用的概念進行了擴充，將引用分為了以下四種。不同的引用類型，主要體現的是對象不同的可達性狀態reachable和垃圾收集的影響。
強引用（Strong Reference）
類似 "Object obj = new Object()" 這類的引用，就是強引用，只要強引用存在，垃圾收集器永遠不會回收被引用的對象。但是，如果我們錯誤地保持了強引用，比如：賦值給了 static 變量，那么對象在很長一段時間內不會被回收，會產生內存泄漏。
軟引用（Soft Reference）
軟引用是一種相對強引用弱化一些的引用，可以讓對象豁免一些垃圾收集，只有當 JVM 認為內存不足時，才會去試圖回收軟引用指向的對象。JVM 會確保在拋出 OutOfMemoryError 之前，清理軟引用指向的對象。軟引用通常用來實現內存敏感的緩存，如果還有空閑內存，就可以暫時保留緩存，當內存不足時清理掉，這樣就保證了使用緩存的同時，不會耗盡內存。
弱引用（Weak Reference）
弱引用的強度比軟引用更弱一些。當 JVM 進行垃圾回收時，無論內存是否充足，都會回收只被弱引用關聯的對象。
虛引用（Phantom Reference）
虛引用也稱幽靈引用或者幻影引用，它是最弱的一種引用關系。一個對象是否有虛引用的存在，完全不會對其生存時間構成影響。它僅僅是提供了一種確保對象被 finalize 以后，做某些事情的機制，比如，通常用來做所謂的 Post-Mortem 清理機制。
回收堆中無效對象
對于可達性分析中不可達的對象，也并不是沒有存活的可能。
判定 finalize() 是否有必要執行
JVM 會判斷此對象是否有必要執行 finalize() 方法，如果對象沒有覆蓋 finalize() 方法，或者 finalize() 方法已經被虛擬機調用過，那么視為“沒有必要執行”。那么對象基本上就真的被回收了。
如果對象被判定為有必要執行 finalize() 方法，那么對象會被放入一個 F-Queue 隊列中，虛擬機會以較低的優先級執行這些 finalize()方法，但不會確保所有的 finalize() 方法都會執行結束。如果 finalize() 方法出現耗時操作，虛擬機就直接停止指向該方法，將對象清除。
對象重生或死亡
如果在執行 finalize() 方法時，將 this 賦給了某一個引用，那么該對象就重生了。如果沒有，那么就會被垃圾收集器清除。
任何一個對象的 finalize() 方法只會被系統自動調用一次，如果對象面臨下一次回收，它的 finalize() 方法不會被再次執行，想繼續在 finalize() 中自救就失效了。
回收方法區內存
方法區中存放生命周期較長的類信息、常量、靜態變量，每次垃圾收集只有少量的垃圾被清除。方法區中主要清除兩種垃圾：
- 廢棄常量
- 無用的類
判定廢棄常量
只要常量池中的常量不被任何變量或對象引用，那么這些常量就會被清除掉。比如，一個字符串 "bingo" 進入了常量池，但是當前系統沒有任何一個 String 對象引用常量池中的 "bingo" 常量，也沒有其它地方引用這個字面量，必要的話，"bingo"常量會被清理出常量池。
判定無用的類
判定一個類是否是“無用的類”，條件較為苛刻。
- 該類的所有對象都已經被清除
- 加載該類的 ClassLoader 已經被回收
- 該類的 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。
一個類被虛擬機加載進方法區，那么在堆中就會有一個代表該類的對象：java.lang.Class。這個對象在類被加載進方法區時創建，在方法區該類被刪除時清除。
垃圾收集算法
學會了如何判定無效對象、無用類、廢棄常量之后，剩余工作就是回收這些垃圾。常見的垃圾收集算法有以下幾個：
標記-清除算法
標記的過程是：遍歷所有的 GC Roots，然后將所有 GC Roots 可達的對象標記為存活的對象。
清除的過程：將遍歷堆中所有的對象，將沒有標記的對象全部清除掉。與此同時，清除那些被標記過的對象的標記，以便下次的垃圾回收。
這種方法有兩個不足：
- 效率問題：標記和清除兩個過程的效率都不高。
- 空間問題：標記清除之后會產生大量不連續的內存碎片，碎片太多可能導致以后需要分配較大對象時，無法找到足夠的連續內存而不得不提前觸發另一次垃圾收集動作。
復制算法（新生代）
為了解決效率問題，“復制”收集算法出現了。它將可用內存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊內存用完，需要進行垃圾收集時，就將存活者的對象復制到另一塊上面，然后將第一塊內存全部清除。這種算法有優有劣：
- 優點：不會有內存碎片的問題。
- 缺點：內存縮小為原來的一半，浪費空間。
- 為了解決空間利用率問題，可以將內存分為三塊： Eden、From Survivor、To Survivor，比例是 8:1:1，每次使用 Eden 和其中一塊 Survivor。回收時，將 Eden 和 Survivor 中還存活的對象一次性復制到另外一塊 Survivor 空間上，最后清理掉 Eden 和剛才使用的 Survivor 空間。這樣只有 10% 的內存被浪費。
但是我們無法保證每次回收都只有不多于 10% 的對象存活，當 Survivor 空間不夠，需要依賴其他內存（指老年代）進行分配擔保。
分配擔保
為對象分配內存空間時，如果 Eden+Survivor 中空閑區域無法裝下該對象，會觸發 MinorGC 進行垃圾收集。但如果 Minor GC 過后依然有超過 10% 的對象存活，這樣存活的對象直接通過分配擔保機制進入老年代，然后再將新對象存入 Eden 區。
標記-整理算法（老年代）
標記：它的第一個階段與標記/清除算法是一模一樣的，均是遍歷 GC Roots，然后將存活的對象標記。
整理：移動所有存活的對象，且按照內存地址次序依次排列，然后將末端內存地址以后的內存全部回收。因此，第二階段才稱為整理階段。
這是一種老年代的垃圾收集算法。老年代的對象一般壽命比較長，因此每次垃圾回收會有大量對象存活，如果采用復制算法，每次需要復制大量存活的對象，效率很低。
分代收集算法
根據對象存活周期的不同，將內存劃分為幾塊。一般是把 Java 堆分為新生代和老年代，針對各個年代的特點采用最適當的收集算法。
新生代：復制算法
老年代：標記-清除算法、標記-整理算法
