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How to determine the garbage?
As already mentioned JVM can use reference counting and reachability analysis algorithm to determine the need to recycle waste, we specifically look at these two algorithms:
- Reference counting
The method is implemented: each object is added to a reference counter, whenever a reference to its place when the reference count to +1, when referring to the failure, reference count to -1, at any time the reference count value 0 objects can be recovered, when an object is garbage collected, its object is referenced reference count to -1, so in such a method an object is garbage collection can cause subsequent garbage collection operations to other objects.
Advantages: simple and efficient;
Cons: When two objects refer to each other can not be recycled, resulting in a memory leak.
- Reachability analysis
To solve the problem of mutual references between objects, Java uses the reachability analysis method, the basic idea is to achieve: a series of "GC Roots" objects as a starting point, to start the search down from these nodes, called search path traversed reference chain, when an object to "GC Roots" is not connected to any reference chain is said that the object is not reachable at this time, the object is still in the stage of probation, sentenced to a real object recyclable objects, at least to go through two once the marking process.
Which objects can be used as "GC Roots"?
1, or through System Class Loader Boot Class Loader loaded class object
2, in the active state of the thread
3, the stack object
4, the object JNI stack
5, the global object JNI
6, each being used for synchronization species lock object
7, JVM itself holds the object, such as the system class loader, etc.
Garbage collection algorithm
By answering the interviewer above, we already know that garbage collection algorithms include: replication algorithm, mark sweep algorithm, sorting algorithm marks, generational collection algorithm, we specifically look at:
- Replication algorithm
This method is implemented as: memory is divided into two equal size, each only use one, when this one is full of memory after copying live objects to another piece up, cleared away the used memory. as the picture shows:
优点：简单、高效、不会产生内存碎片；
缺点：可用内存减少为原来的一半，造成内存浪费。
- 标记清除算法
该方法实现分为两个阶段，标注和清除，标记阶段找到所有可访问的对象，做个标记 ；清除阶段遍历堆，把未被标记的对象回收。如图所示：
缺点：碎片化严重。
- 标记整理算法
该方法不直接对可回收对象进行清理，而是让所有可用的对象都向一端移动，然后直接清理掉边界外的对象，解决了标记清除算法带来的碎片化问题。如图所示：
- 分代回收算法
分代回收算法是目前大部分 JVM 所采用的方法，其核心思想是根据对象存活的生命周期不同，将内存划分为不同的区域，一般情况下将 GC 堆划分为新生代和老年代；老年代的特点是：对象生命周期较长，每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收；新生代的特点是：对象大部分朝生夕死，生命周期短，每次垃圾回收时都有大量对象需要被回收；因此，可以根据不同区域选择不同的算法，使垃圾回收更加合理、高效，如：新生代采用效率较高的复制算法，老年代采用不会产生内存碎片，也不会发生内存浪费的标记整理算法。
垃圾收集器
常用的垃圾收集器都有哪些呢？我们来具体看一下：
- Serial 垃圾收集器
Serial 曾经是 JDK1.3.1 之前新生代唯一的垃圾收集器；Serial 是一个单线程的收集器，在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束；但同时 Serial 也是简单高效的，对于限定单个 CPU 环境来说，没有线程交互的开销，可以获得最高的单线程垃圾收集效率。
- ParNew 垃圾收集器
ParNew 是 Serial 多线程版，也使用复制算法，除了使用多线程进行垃圾收集之外，其余的行为和 Serial 收集器完全一样。
- Parallel Scavenge 收集器
Parallel Scavenge 是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量（吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)），高吞吐量可以最高效率地利用 CPU 时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而不需要太多交互的任务。
- Serial Old 收集器
Serial Old 是 Serial 垃圾收集器老年代版本，它是个单线程的，使用标记整理算法的收集器。
- Parallel Old 收集器
Parallel Old 收集器是 Parallel Scavenge 的老年代版本，它是多线程的，使用标记整理算法，在 JDK1.6 开始提供使用。
- CMS 收集器
CMS 是一种老年代垃圾收集器，其主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，和其它老年代使用标记整理算法不同，它使用多线程的标记清除算法；其运作过程比较复杂，整个过程分为6个步骤，包括：初始标记（CMS initial mark）、并发标记（CMS concurrent mark）、并发预清理（CMS-concurrent-preclean）、重新标记（CMS remark）、并发清除（CMS concurrent sweep）、并发重置（CMS-concurrent-reset），其中初始标记、重新标记这两个步骤仍然需要暂停其它工作线程，初始标记仅仅只是标记一下 "GC Roots" 能直接关联到的对象，速度很快，并发标记阶段就是进行 "GC Roots" 追踪的过程，而重新标记阶段则是为了修正并发标记期间，因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段稍长一些，但远比并发标记的时间短。
- G1 收集器
G1 是 JVM 垃圾收集器理论进一步发展的产物，相比与 CMS 收集器，G1 基于标记整理算法，不会产生内存碎片；其次，还可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收；G1 收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域；区域划分和优先级区域回收机制，确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率。