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與C語言不同懂酱，Java內(nèi)存（堆內(nèi)存）的回收由JVM垃圾收集器自動完成，不需要程序開發(fā)者手動釋放內(nèi)存曙求。
從Java內(nèi)存模型（鏈接）一文中，我們知道，java中幾乎所有的對象實例存儲在堆內(nèi)存中聘鳞，故而堆內(nèi)存是JVM垃圾回收的主要陣地。
哪些對象需要被回收要拂？
在討論GC之前我們需要考慮一個問題抠璃？如何確定一個對象是否需要被回收？
兩個方法：引用計數(shù)法和可達性分析法脱惰。
引用計數(shù)法
給對象添加一個引用計數(shù)器搏嗡，每當有一個地方引用它時，計數(shù)器+1拉一，當引用失效時采盒，計數(shù)器-1；當計數(shù)器為0舅踪，則表明它沒有被引用纽甘，也就是說可以被GC回收。
優(yōu)點：此方法簡單粗暴抽碌，效率很高悍赢。很多其他語言也是用這一方法進行對象的回收判斷决瞳。
缺點：此方法無法解決對象之間的相互循環(huán)引用問題。例如：
public class GCVinctorTest {
private Object instance = null;
public static void main(String[] args) {
GCVinctorTest objA = new GCVinctorTest();
GCVinctorTest objB = new GCVinctorTest();
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
objA = null;
objB = null;
System.gc();
}
}
- step1：實例A的引用計數(shù)加1左权，實例A的引用計數(shù)=1皮胡；
- step2：實例B的引用計數(shù)加1，實例B的引用計數(shù)=1赏迟；
- step3：實例A的引用計數(shù)加1屡贺，實例A的引用計數(shù)=2；
- step4：實例B的引用計數(shù)加1锌杀，實例B的引用計數(shù)=2甩栈；
執(zhí)行
objA = null;
objB = null;
之后：
- 實例A的引用計數(shù)減1，實例A的引用計數(shù)=1糕再；
- 實例B的引用計數(shù)減1枉长，實例B的引用計數(shù)=1离熏；
此時开镣，objA與objB相互引用哗咆，他們的引用計數(shù)器都不是0，除此之外猾担，再無任何其他實際引用袭灯，但是引用計數(shù)法無法通知GC收集器回收他們。
可達性分析算法
可達性分析算法 通過一系列的被稱為GC Roots的對象愛你個作為起始點（相當于根）绑嘹，其他對象（相當于樹枝或樹葉）直接或間接都與這個GC Roots相連稽荧。如果一個對象與root不相連，則就說明這個對象是不可用的圾叼，GC就可以將它回收蛤克。如圖所示
圖中obj1,obj2,obj3都與roots有直接或間接關聯(lián)，不可被回收的存活對象夷蚊，obj6，obj4髓介，obj5雖然這三者之間有關聯(lián)惕鼓，但是與roots已經(jīng)斷開，故而可被回收對象唐础。
在HotSpot中箱歧，JVM使用OopMap的數(shù)據(jù)結構來記錄對象內(nèi)什么偏移量存儲的是什么類型的數(shù)據(jù)的映射關系，在JIT編譯過程中一膨，也會在特定位置記錄下棧和寄存器中的那些位置和引用的呀邢，這樣GC在掃描時就可以直接獲得這些信息，而不需要去遍歷GC roots的引用鏈豹绪，提高了回收效率价淌。
在HotSpot中，使用可達性分析算法進行可回收對象的標記。
GC ROOTS分類:
* 虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
* 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象
* 方法區(qū)中常量引用的對象
* 本地方法棧中JNI（Natice方法）中引用的對象
（finalize()方法不討論）
從從上圖看出蝉衣，存在3個GC Root：
靜態(tài)變量RefV1指向堆中實例1括尸；
局部變量RefV2指向堆中實例2；
Jni變量RefV3指向堆中實例3病毡，實例3指向了實例4濒翻；
故而，實例1啦膜，2有送，3，4都是可以存活的對象僧家；
而實例5不存在GC Root雀摘，故實例5可以被回收，雖然實例6被實例5引用啸臀，但是實例5沒有Gc Root（整條鏈無Root）届宠，故實例6也可以被回收。
引用的四種類型：
從強到弱分為：強引用乘粒，軟引用（soft）豌注，弱引用（weak），虛引用
- 強引用：在開發(fā)中經(jīng)常的寫法灯萍，類似于
BeanDemo demo=new BeanDemo();這種寫法轧铁，極為強引用。只要這種引用還存在旦棉，該實例就不會被標記為可回收齿风，垃圾回收器也就不會回收掉該對象。 - 軟引用：用來引用一些有用但是非必需的對象绑洛。
在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出OOM時救斑，有這種引用的對象，將要被回收真屯。 - 弱引用：用來引用一些有用但是非必需的對象脸候。但是與
軟引用在OOM進行回收不同，有這些引用的對象绑蔫，只要發(fā)生垃圾回收运沦，該對象將被回收。 - 虛引用：無法通過虛引用獲得一個對象的實例配深，設置虛引用的目的就是能在這個對象被收集器回收時收到一個系統(tǒng)通知携添。
垃圾回收算法
標記—清除算法(mark-and-sweep)
顧名思義：先標記后清除（廢話）。JVM首先標記出所有需要回收的對象篓叶，在標記完成之后烈掠，在下一次垃圾回收的時候統(tǒng)一進行回收這些對象羞秤。
如圖所示：
清除前
清除后
可以看到，垃圾回收之后向叉，剩余的存貨對象分布比較雜亂锥腻，產(chǎn)生大量的碎片。碎片如果太多母谎，將會導致瘦黑，內(nèi)存空間的不連續(xù)性，如果這時出現(xiàn)一個大對象（如數(shù)組）奇唤，將會無法為其分配空間幸斥。
復制算法(Copying)
為了解決標記—清除算法的弊端，出現(xiàn)了復制算法咬扇。該算法首先將內(nèi)存空間分為兩部分甲葬，一次只使用其中的一塊。當GC發(fā)生之時懈贺，對象被清理之后经窖，將剩余的存活對象復制到另一部分內(nèi)存空間上，再把當前的內(nèi)存空間清空梭灿，這樣就解決了碎片過多的問題画侣。如圖所示：
此方法雖然解決了碎片過多的問題，但是另一個顯著問題又出現(xiàn)了：內(nèi)存利用率太低堡妒！
在同一時間配乱，只有一部分的內(nèi)存在被使用，如果對象存活率比較高的時候皮迟，復制算法將會進行較高的復制操作搬泥，復制算法將會非常低》幔考慮上篇文章的老年代與新生代的各自不同特點忿檩，可見此算法不適用于老年代。
標記—整理算法
為了解決復制算法的利用率低的問題爆阶，提出了標記—整理算法算法休溶，與標記—清除算法一樣，首先對對象進行標記扰她，但后續(xù)步驟則不是對可回收對象進行清理，而是讓存活的對象向內(nèi)存空間的一端就行移動芭碍，然后清理掉端邊界以外的內(nèi)存徒役。
分代收集
這是上篇文章已經(jīng)提及的，根據(jù)對象的存活周期將內(nèi)存劃分為新生代與老年代窖壕。然后根據(jù)各個年代不同的特點采用最適合的手機算法忧勿。
例如：
- 新生代的對象
朝生夕死杉女，時時產(chǎn)生新對象，時時又會有大批對象死去鸳吸，這個區(qū)域就可以使用復制算法熏挎； - 老年代因為對象存活率特別高，不容易被回收晌砾，需要使用
標記—清除或標記—整理算法進行回收坎拐。
上文中提到，在GC過程中使用OopMap記錄對象 的偏移和類型信息养匈，隨著程序的執(zhí)行哼勇，無時不刻都有可能會產(chǎn)生新的對象，如果每進行一步操作呕乎，都生成相應的OopMap积担，那會需要大量的額外空間，GC成本變的非常高猬仁。在實際的HotSpot中帝璧，JVM只在程序執(zhí)行到特定的位置才生成OopMap，這些位置稱為“安全點”湿刽。
當程序執(zhí)行到安全點之后的烁，由于需要進行GC ROOTS統(tǒng)計，需要暫停進程中所有的線程叭爱，如果不暫停撮躁，就會在統(tǒng)計的過程中不斷產(chǎn)生的新的對象，使得統(tǒng)計無法得到準確的結果买雾。
安全點的選定既不能太少把曼，會導致GC等待時間太長；又不能太多漓穿，導致太過于頻繁而增大運行負荷嗤军。故而選定的標準為：是否有讓程序城市間執(zhí)行的特征。一般最明顯的就是制定序列的服用（指令將在以后介紹）晃危，如：方法調(diào)用叙赚，循環(huán)跳轉(zhuǎn)，異常跳轉(zhuǎn)等僚饭。
線程如何達到安全點呢震叮？JVM在安全點的地方設置一個中斷標志，當線程執(zhí)行到這個標志時鳍鸵，線程自己中斷掛起苇瓣。
這里還有一個問題，當一個線程沒有處于運行狀態(tài)的時候偿乖，如SLeep或者Blocked狀態(tài)击罪，那么如何才能中斷自身呢哲嘲？GC也不可能等待該線程重新?lián)屨糃PU再進行中斷，這時安全區(qū)域的概念產(chǎn)生了媳禁。安全區(qū)域同安全點的概念一樣眠副，只不過安全區(qū)域是一段代碼片段。
上文提過竣稽，為了保證GC ROOTS統(tǒng)計的完整性囱怕，統(tǒng)計時產(chǎn)生新的引用關系，才提出的安全點這一概念丧枪。同樣光涂，我們選定安全區(qū)域的標準也是該段代碼并不會產(chǎn)生新的引用關系。
在線程執(zhí)行到安全區(qū)域中的代碼時拧烦，首先標記一下自己已經(jīng)進入了安全地帶了忘闻，這樣JVM進行GC時，就不用考慮該線程的引用關系了恋博。當線程將要離開該安全區(qū)域的時候齐佳，該線程首先檢查自己是否已經(jīng)完成了GC ROOTS的統(tǒng)計枚舉，如果完成了债沮，那就繼續(xù)往下執(zhí)行代碼炼吴，并將之前進入安全區(qū)域的標識去掉；如果沒有完成GC ROOTS的枚舉疫衩，則該線程中斷硅蹦、等待，直到收到GC ROOTS枚舉已經(jīng)統(tǒng)計完成的信號闷煤，才可以繼續(xù)執(zhí)行下面的代碼童芹。
就醬，本文介紹了GC如何識別出那些需要回收和存活下來的對象鲤拿，并從理論上介紹了GC的回收算法假褪，下篇文章將詳細介紹JVM中的一些具體的垃圾回收器。
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