一、GC回收区域
前面两篇博客了解到，JVM的内存模型中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这三哥内存区域随线程的生命周期结束而消亡，栈中存储的栈帧分配多少内存大体上是在编译期就已经确定的，因此这几个区域的内存与回收都是明确的，当方法结束或者线程结束时，内存自然跟着回收了。
与栈不同，Java堆和方法区有着不确定性：一个接口的多个实现类需要的内存可能会不同，一个方法执行不同条件分支需要的内存也不同，这些是在编译期无法确定的，只有在运行期间才能得知，这部分的分配和回收是动态的，GC所关注的也是这部分内存的回收管理。
二、回收对象区分
既然已经明确了GC回收的主要区域是堆和方法区，方法区的回收条件十分苛刻，且回收成效甚微，在这里只着重讨论GC在堆中的活动，前面了解到堆中主要存放创建的Java对象，那么GC在回收前要做的第一件事就是确定哪些对象还有存在的价值，哪些对象已经没用了，而GC区分对象基于两种方式：引用计数法、可达性分析。
2.1 引用计数法
在对象中添加一个引用计数器，每当有地方引用它时，计数器加一；引用失效时，计数器减一。计数器为0时，代表该对象不再被使用。
优点：简单高效
缺点：占用了额外的内存空间进行计数，难以解决对象间的循环引用问题，如下：
... ...
public Object instance = null ;
public void test(){
ObjDemo objA = new ObjDemo();
ObjDemo objB = new ObjDemo();
objA.instance = objB;
objB.instance = objA;
}
... ...
2.2 可达性分析算法
目前，主流的虚拟机都是通过可达性分析算法来判定对象是否存活。
基本思路是通过“GC Roots”根对象作为起始点，根据引用关系向下搜索，搜索过程中所走过的路径称为“引用链”（Refrence Chain），如果一个对象到GC Roots间没有任何的引用链，则表示该对象不再被使用。
固定可以作为GC Root的对象包括：
（1）虚拟机栈中引用的对象，如线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量。
（2）在方法区中类静态属性引用的对象，如引用类型静态变量。
（3）方法区中常量引用的对象
（4）Native方法引用的对象
（5）基本数据类型对应的Class对象
（6）异常对象，如NullPointerException
（7）同步锁持有的对象
（8）程序执行中，临时加入的对象
三、强、弱、软、虚引用
无论是引用计数还是可达性分析，本质都是判断对象是否还存在引用关系。Java对引用划分为四类：强引用（Strongly Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）。四种强度逐级减弱。
（1）强引用：无论何种情况下，只要强引用关系存在，GC就不会回收掉被引用的对象。如下：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
StronglyRefDemo stronglyRefDemo = new StronglyRefDemo();
System.out.println("输出:"+stronglyRefDemo);
System.gc();
System.out.println("gc后:"+stronglyRefDemo);
}
}
运行结果如图：
（2）软引用：用来描述一些还有用，但非必须的对象。被软引用关联的对象，在系统即将发生OOM异常前，会被纳入GC回收范围进行第二次回收，如果被软引用关联的对象回收后，依然没有足够的内存空间才会抛出OOM异常。
软引用通过 SoftReference<Object> softReferenceObj = new SoftReference<>(new Object()); 创建。
（3）弱引用：中来描述非必须的对象，强度比软引用还弱。被弱引用关联的对象只能存活到下一次GC发生为止。无论当前内存空间是否足够，都会回收掉这些被弱引用关联的对象。
弱引用最典型的是TreadLocal会引起内存泄露，感兴趣的朋友可以去查阅一下。
弱引用通过WeakReference<Object> objectWr = new WeakReference<>(new Object());创建。
（4）虚引用：虚引用只有一种功效，就是为了能在对象被GC回收时收到一个通知。一个对象是否有虚引用关系，对其生命时间完全构不成影响，是四种引用当中最弱的一种引用关系。
虚引用创建方式：
ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<Object> oneObjectPr = new PhantomReference<>(new Object(),queue);
四、自我救赎之finalize
GC可达性分析判定为待回收的对象，并不意味着该对象必须被回收，真正被回收至少要经历两次标记的过程：
（1）可达性分析后发现没有有GC Roots之间有引用链，将第一次标记该对象。
（2）检查对象是否需要执行finalize()方法，如果该对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize（）已经执行过了，虚拟机会将这两种情况视为“没有必要执行”。如果对象被判定需要执行finalize()方法，该对象会进入一个名为F-Queue的队列中，虚拟机随后会建立一个低调度优先级的Finallizer线程去执行该对象的finalize()方法。finalize()方法是待回收对象的最后一次救赎，只要待回收对象在finalize()中重新与引用链上的任何一个对象建立关联，就能拯救自己被回收的命运，否则，就会被GC回收掉。
一个对象的finalize()方法最多只会被系统调用一次。自我救赎复活案例代码如下：
执行结果如下：
五、垃圾收集算法
5.1 标记-清除算法
和它的名字一样，算法被分为“标记”和“清除”两个阶段：
（1）标记所有需要回收的对象；
（2）标记完成后，统一回收掉被标记的对象。
标记-清除算法是最基础的算法，后续的算法也基本上是对标记-清除算法的缺点进行改造：
优点：（1）算法简单 （2）适用于存活对象比较多的情况；
缺点：（1）执行效率不稳定，标记和清除过程的执行效率随着对象的增加而降低；（2）标记清除后，会产生内存空间碎片，可能会导致后面的大对象无法找到足够的连续内存而引发一次GC。
5.2 标记-复制算法
目的：解决标记-清除算法在面对大量回收对象时回收效率低下。
在“半区复制”算法基础上，标记-复制采用了更优化的半区复制分代策略：
（1）把新生代分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间（From和To），每次分配内存只使用Eden和其中一块Survivor；
（2）垃圾收集时，将Eden和From Survivor中仍然存活的对象一次性复制到另外一个To Survivor空间上；
（3）直接清理Eden和From Survivor空间。
（4）From Survivor 和 To Survivor 互换。
至此，标记-复制算法的优缺点显而易见：
优点：不会产生内存空间碎片；
缺点：（1）对象存活率较高时，大量的复制操作会降低效率 （2）空间浪费
5.3 标记-整理算法
目的：针对标记复制算法的缺点，并不适合在老年代当中使用，老年代当中的大对象复制会极大影响效率，且复制需要更大的内存空间去完成，对此引出了标记-整理算法：
（1）标记：过程与“标记-清除”算法一致；
（2）整理：所有存活对象向内存空间一端移动；
（3）清除：清理掉边界以外的内存。
