一、判断对象存活、GC Roots、引用
- 引用计数算法
- 可达性分析算法（从GC Roots出发，搜索关联结点，回收不可达对象）
GC Roots包含的对象
- 虚拟机栈的局部变量表中refenrence引用的对象
- 本地方法栈中JNI引用的对象
- 方法区中类变量引用的对象
- 方法区中常量引用的对象
Java中的引用类型
- 强引用：强引用引用的对象不可回收
- 软引用：软引用引用的对象在内存溢出发生之前被回收
- 弱引用：弱引用引用的对象只能存活到下一次GC发生之前
- 虚引用：只是在被垃圾回收时收到一个通知
二、垃圾回收算法
描述算法之前，先看一看堆内存的分代情况。
2.1 标记-清除算法
步骤
- 标记已经死亡的对象
- 清除这些对象的内存
缺点
- 效率不高
- 内存碎片
2.2 复制算法
步骤
- 把活着的对象复制到另一块内存上
- 把当前这块内存区域的对象全部清除。
缺点
- 需要另一块内存，“浪费”了一部分的内存资源
- 如果所有对象均存活，则To Survivor区域存不下，需要其他内存来担保。
一般是分成一块Eden区域，两块Survivor区域，Eden：80%，Survivor：10%，这个比例可以通过-XX：SurvivorRatio来进行调整。
3)-XX:SurvivorRatio
用于设置Eden和其中一个Survivor的比值，默认比例为8（Eden）：1（一个survivor），这个值也比较重要。
例如：-XX:SurvivorRatio=4：两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6。
例如：-XX:SurvivorRatio=8，两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8，一个Survivor区占整个年轻代的1/10。
垃圾回收时，把Eden区域和From Survivor区域中活着的对象转移到To Survivor上，然后清除Eden和From Survivor中的对象。
2.3 标记-整理算法
步骤
- 标记已经死亡的对象，让存活的对象向一端移动
- 直接清理掉端边界以外的内存。
2.4 分代算法
在新生代用复制算法，在老年代用标记-清除或标记-整理算法。
三、垃圾收集器
3.1 Serial收集器
特点
- 单线程收集器，使用一个CPU或者一条收集线程去GC
- 在GC时暂停其他所有工作线程（Stop The World）。
使用场景：Clien模式下的虚拟机
3.2 ParNew收集器
特点
- Serial收集器的多线程版本
- 同样需要Stop The World
- 除了Serial外能用CMS组合的唯一新生代垃圾收集器。
使用场景：Server模式下的虚拟机（目前只有它能与CMS收集器配合工作）、多CPU
3.3 Parallel Scavenge收集器
特点：
- 他不关注缩短用户线程的停顿时间，而是关注系统有一个更高的吞吐量（用户代码时间/（GC时间+用户代码时间）），也叫“吞吐量优先”收集器
- 具备自适应调节策略：通过设置MaxGCPauseMills或GCTimeRatio参数给虚拟机设立一个优化目标，平衡停顿时间和吞吐量。
使用场景：后台运算量高的，对CPU能有较好的利用率。不适合于用户交互的程序。
3.4 Serial Old收集器
特点:Serial收集器的老年代版本，使用“标记–整理”算法
使用场景：
- 主要是Client模式下的虚拟机使用
- 如果是Server模式下，可以与Parallel Scavenge搭配使用
- 如果是Server模式下，在CMS收集器并发收集发生Concurrent Mode Failure时使用
3.5 Parallel Old收集器
特点：Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记–整理”算法。
使用场景：注重吞吐量以及CPU资源敏感的场合，用Parallel Scavenge + Parallel Old。
3.6 CMS收集器
步骤
- 初始标记（需要STW）
- 并发标记（不需要STW）
- 重新标记（需要STW）
- 并发清除（不需要STW）
特点
- 并发收集：并发标记和并发清除过程收集器线程都可以与用户线程一起工作
- 低停顿：服务器响应速度较快，系统停顿时间短，用户体验好。
- 使用标记–清除算法
缺点
- GC线程占用CPU时间片，应用程序变慢，总吞吐量降低。
- 无法处理浮动垃圾，由于并发清除阶段，用户线程还有垃圾产生，这部分标记后，无法在当次清除，只能下次GC清除。
- 需要预留内存供并发收集的程序运作使用
- 内存碎片较多，不利于大对象分配，容易导致Full GC。
使用场景
重视服务器响应速度、希望系统停顿时间短的需求。
3.7 G1收集器
过程
- 初始标记：标记一下GC Roots直接关联到的对象（需要STW）
- 并发标记：从GC Roots开始对堆做可达性分析，找出存活对象（不需要STW）
- 重新标记：修正并发阶段用户线程运作而导致标记变动的那部分标记。（需要STW）
- 筛选回收：根据回收的价值和成本（用户期望的时间）进行排序，制定策略。（需要STW）
特点
- 并发与并行，低停顿
- 分代收集（不需要其他收集器配合）
- 空间整合（标记–整理），无内存碎片
- 可预测的停顿，建立可预测的停顿时间模型
G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小，在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region，这是典型的贪心算法。
Region不是孤立的，一个Region中的对象可能引用其他Region中的对象，G1使用Remember Set来避免全堆扫描，每一个Region都有一个对应的Remember Set。