概述
我们需要思考三个问题：
1、哪些内存需要回收？
2、什么时候回收？
3、如何回收？
一、哪些内存需要回收？
在Java内存运行时区域的各个部分，其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭，这部分不需要过多考虑回收问题。
垃圾收集器主要关注的是Java堆中内存回收。
二、什么时候回收
判断对象是否存活的算法：
1、引用计数算法
给对象添加一个引用计数器，每一个地方引用它时，计数器就加一；当引用失效时，计数器就减一，当计数器为0时，就表示该对象是不可能再被使用。
存在的问题：对象之间互相引用，A对象引用了B，B对象引用了A。实际上这两个对象已经不可能再次被访问，但是他们的引用计数器不为0，导致垃圾收集器无法回收这部分内存。
2、可达性分析算法
通过一系列的成为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，所走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连，证明此对象是不可用的。
如图 object5、object6、object7虽然互相引用，但是它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会被判定为可回收的对象。
可作为GC Roots的对象包括下面几种：
1、虚拟机栈中引用的对象。
2、方法区中的静态属性引用的对象。
3、方法区中常量引用的对象。
4、本地方法栈JNI中引用的对象。
可达就一定安全吗？
回答是否。
强引用：对于Object object = new Object（）；这类的引用默认为强引用，只要引用存在，就不会被回收。
软引用：软引用当要发生内存溢出异常之前回收。SoftReference来实现。
弱引用：下一次垃圾收集发生之前回收。WeakReference实现。
虚引用：形同虚设，无法通过虚引用来取得一个对象实例。仅仅是在这个对象被收集器收集时回答收到一个通知。PhantomReference实现。
不可达就一定死亡吗？
回答也是否。
如果对象覆盖了finalize()方法并且没有调用过该方法，那么在可达性分析之后，会将对象放入一个F-Queue队列中，并在稍后由一个虚拟机自动建立的、低优先级Finalizer线程去执行该方法（执行但并不等待该方法结束）。稍后虚拟机会对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象重新建立引用，那么在第二次标记时会将它移出“即将回收”的集合，如果没有逃逸，那么该对象是真的被回收了。
如果对象没有覆盖finalize()方法，或者调用过该方法，虚拟机就认为“没有必要执行”，直接回收。
我们可以通过覆盖finalize方法来实现一些对象回收前的收尾工作。该方法和C++的析构函数不同，C++析构函数调用的时机是确定的，但是finalize方法调用的时机完全由虚拟机决定。
过程如下：
3、回收方法区
永久代垃圾回收主要两部分内容：废弃的常量和无用的类。
判断废弃常量：一般是判断没有该常量的引用。
判断无用的类：（要以下三个条件都满足）
1.该类所有的实例都已经回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例
2.加载该类的 ClassLoader 已经被回收
3.该类对应的 java.lang.Class 对象没有任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
三、如何回收
1、垃圾回收算法
1、标记-清理算法
标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
优点：简单
缺点：效率不高，产生大量不连续的内存碎片。
2、复制算法
将可用内存按容量分成大小相等的两块（现在的虚拟机都是8（eden）：1（Survivor）:1（Survivor）”），每次只使用其中一块。当这块内存用完，就将还存活的对象复制到另外一块上面。然后再把已使用的过的内存一次清理掉。新生代都采用这种收集算法。
优点：弥补了标记-清理算法产生大量内存碎片的缺点。
缺点：内存利用率变低。当Survivor内存不足时，需要其他内存进行分配担保。在对象存活率较高时进行多次复制操作较多，效率会变低。所以通常使用在对象生命周期短的新生代。
3、标记-整理算法
标记所有存活对象，让他们向一端移动，然后直接清理掉端边界的内存。
优点：避免了上两种算法的缺点。
缺点：效率较低。
分代收集算法
因为在Java程序中，大部分对象都是“朝生夕死”，很快会被回收的，所以新生代的minorGC的触发频率要远大于老年代的majorGC，这就需要效率更高的“复制算法”，而老年代由于majorGC触发频率比较低，所以可以选择效率较低的“标记整理法”来节约内存。
此外，值得一提的是新生代的eden内存要大于Survivor内存，这样就会出现一个问题：当eden中有一部分对象生命周期一样并且占用的内存大于Survivors时，执行minorGC仍然幸存，Survivor将无法存放这么多的对象。这时老年代就会起到“担保”作用，那些存活的对象将直接晋升到老年代。同理“复制算法”需要有人来做担保，这也是老年代使用“标记整理法”的原因之一。