GC机制的基本算法是：分代收集。

年轻代：

       在新生代中，使用"停止-复制"算法进行清理，将新生代内存分为2部分，1部分为Eden区较大，1部分Survivor比较小，并被划分为两个等量的部分。每次进行清理时，将Eden区和一个Survivor中仍然存活的对象拷贝到另一个Survivor中，然后清理掉Eden和刚才的Survivor。

        这里也可以发现，停止复制算法中，用来复制的两部分并不总是相等的(传统的停止复制算法两部分内存相等，但新生代中使用1个大的Eden区和2个小的Survivor区来避免这个问题)。

        由于绝大部分的对象都是短命的，甚至存活不到Survivor中，所以，Eden区与Survivor的比例较大，HotSpot默认是8:1，即分别占新生代的80%，10%，10%。如果一次回收中，Surivor+Eden中存活下来的内存超过了10%，则需要将一部分对象分配到老年代。用-XX:SurvivorRatio参数来配置Eden区域Survivor区的容量比值，默认是8，代表Eden:Survivor0:Survivor1=8:1:1。

老年代：

        老年代存储的对象比年轻带多得多，而且不乏大对象，对老年代进行内存清理时，如果使用"停止-复制"算法，则相当低效。一般，老年代用的算法是"标记-整理"算法，即：标记处仍然存活的对象（存在引用的），将所有存活的对象向一端移动，以保证内存的连续。

        在发生Minor GC时，虚拟机会检查每次晋升进入老年代的大小是否大于老年代的剩余空间大小，如果大于，则直接触发一次Full GC，否则，就查看是否设置了-XX:+HandlerPromotionFailure（允许担保失败），如果允许，则只会进行MinorGC，此时可以容忍内存分配失败；如果不允许，则仍然进行Full GC（这个代表着如果设置-XX：+Handler PromotionFailure，则触发MinorGC就会同时出发Full GC，哪怕老年代还有很多内存，所以，最好不要这样做）。

方法区（永久代）：

永久代的回收有两种：常量池中的常量，无用的类信息，常量的回收很简单，没有引用了就可以被回收。对于无用的类进行回收，必须保证3点：

1.类的所有实例都已经被回收；

2.加载类的ClassLoader已经被回收；

3.类对象的Class对象没有被应用（既没有通过反射引用该类的地方）。

        永久代的回收并不是必须的，可以通过参数来设置是否对类进行回收。HotSpot提供-Xnoclassgc进行控制使用-verbose,-XX：+TranceClassLoading、-XX:+TraceClassUnLoading可以查看累加载和卸载信息-verbose、-XX:+TraceClassLoading可以在Product版HotSpot中使用；-XX:+TraceClassUnLoading需要fastdebug版HotSpot支持。

垃圾收集器

在GC机制中，起重要作用的是垃圾收集器，垃圾收集器是GC的具体实现，Java虚拟机规范中对于垃圾收集器没有人任何规定，所以不同厂商实现的垃圾收集器各不相同，HotSpot 1.6版使用的垃圾收集器如下图（图中两个收集器之间有连线，说明他们可以配合使用）

        在介绍垃圾收集器之前，需要明确一点，就是在新生代采用的"停止-复制"算法中，"停止（Stop-the-world）"的意义是在回收内存时，需要暂停其他所有线程的执行。这个是很低效的，现在的各种新生代收集器越来越优化这一点，但仍然之事将暂停的时间变短，并未彻底取消停止。

Serial收集器：新生代收集器，使用"停止-复制"算法，使用一个线程进行GC，其他工作线程暂停。使用-XX:+UseSerialGC可以使用Serial+Serial Old模式运行进行内存回收（这也是虚拟机在Client模式下运行的默认值）

ParNew收集器：新生代收集器，使用"停止-复制"算法，Serial收集器的多线程版，用多个线程进行GC，其他工作线程暂停，关注所短垃圾收集时间。使用-XX:+UserParNewGC开关来控制使用ParNew+Serial Old收集器组合手机内存；使用-XX:ParallelGCThreads来设置执行内存回收的线程数。

Parallel Scavenge收集器：新生代收集器，使用"停止-复制"算法，关注CPU吞吐量，即运行用户代码的时间/总时间，比如：JVM运行100分钟，其中运行用户代码99分钟，垃圾收集1分钟，则吞吐量是99%，这种收集器能最高效率的利用CPU，适合后台运算（关注缩短垃圾收集时间的收集器，如CMS，等待时间很少，所以适合用户交互，提高用户体验）。使用-XX:+UseParallelGC开关控制使用 Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合回收垃圾（这也是在Server模式下的默认值）；使用-XX:GCTimeRatio来设置用户执行时间占总时间的比例，默认99，即 1%的时间用来进行垃圾回收。使用-XX:MaxGCPauseMillis设置GC的最大停顿时间（这个参数只对Parallel Scavenge有效）。

Serial Old收集器：老年代收集器，单线程收集器，使用标记整理（整理的方法是Sweep（清理）和Compact（压缩），清理是将废弃的对象干掉，只留幸存 的对象，压缩是将移动对象，将空间填满保证内存分为2块，一块全是对象，一块空闲）算法，使用单线程进行GC，其它工作线程暂停（注意，在老年代中进行标 记整理算法清理，也需要暂停其它线程），在JDK1.5之前，Serial Old收集器与ParallelScavenge搭配使用。

Parallel Old收集器：老年代收集器，多线程，多线程机制与Parallel Scavenge差不错，使用标记整理（与Serial Old不同，这里的整理是Summary（汇总）和Compact（压缩），汇总的意思就是将幸存的对象复制到预先准备好的区域，而不是像Sweep（清 理）那样清理废弃的对象）算法，在Parallel Old执行时，仍然需要暂停其它线程。Parallel Old在多核计算中很有用。Parallel Old出现后（JDK 1.6），与Parallel Scavenge配合有很好的效果，充分体现Parallel Scavenge收集器吞吐量优先的效果。使用-XX:+UseParallelOldGC开关控制使用Parallel Scavenge +Parallel Old组合收集器进行收集。

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：老年代收集器，致力于获取最短回收停顿时间，使用标记清除算法，多线程，优点是并发收集（用户线程可以和GC线程同时工作），停顿小。使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行ParNew+CMS+Serial Old进行内存回收，优先使用ParNew+CMS（原因见后面），当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。

CMS收集的方法是：先3次标记，再1次清除，3次标记中前两次是初始标记和重新标记（此时仍然需要停止（stop the world））， 初始标记（Initial Remark）是标记GC Roots能关联到的对象（即有引用的对象），停顿时间很短；并发标记（Concurrent remark）是执行GC Roots查找引用的过程，不需要用户线程停顿；重新标记（Remark）是在初始标记和并发标记期间，有标记变动的那部分仍需要标记，所以加上这一部分 标记的过程，停顿时间比并发标记小得多，但比初始标记稍长。在完成标记之后，就开始并发清除，不需要用户线程停顿。

所以在CMS清理过程中，只有初始标记和重新标记需要短暂停顿，并发标记和并发清除都不需要暂停用户线程，因此效率很高，很适合高交互的场合。

CMS也有缺点，它需要消耗额外的CPU和内存资源，在CPU和内存资源紧张，CPU较少时，会加重系统负担（CMS默认启动线程数为(CPU数量+3)/4）。

另外，在并发收集过程中，用户线程仍然在运行，仍然产生内存垃圾，所以可能产生“浮动垃圾”，本次无法清理，只能下一次Full GC才清理，因此在GC期间，需要预留足够的内存给用户线程使用。所以使用CMS的收集器并不是老年代满了才触发Full GC，而是在使用了一大半（默认68%，即2/3，使用-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction来设置）的时候就要进行Full GC，如果用户线程消耗内存不是特别大，可以适当调高-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction以降低GC次数，提高性能，如果预留的用户线程内存不够，则会触发Concurrent Mode Failure，此时，将触发备用方案：使用Serial Old 收集器进行收集，但这样停顿时间就长了，因此-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction不宜设的过大。

还有，CMS采用的是标记清除算法，会导致内存碎片的产生，可以使用-XX：+UseCMSCompactAtFullCollection来设置是否在Full GC之后进行碎片整理，用-XX：CMSFullGCsBeforeCompaction来设置在执行多少次不压缩的Full GC之后，来一次带压缩的Full GC。

并发是指用户线程与GC线程同时执行（不一定是并行，可能交替，但总体上是在同时执行的），不需要停顿用户线程（其实在CMS中用户线程还是需要停顿的，只是非常短，GC线程在另一个CPU上执行）；

并行收集是指多个GC线程并行工作，但此时用户线程是暂停的；所以，Serial和Parallel收集器都是并行的，而CMS收集器是并发的。

参考链接:https://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2013/11/06/3410042.html