開篇廢話
如果我們想要進行內存優化的工作，還是需要了解一下，但這一塊的知識屬於純理論的，有可能看起來會有點枯燥，我盡量把這一篇的內容按照一定的邏輯來走一遍。首先，我們為什么要學習垃圾回收的機制，我大概歸納了一下幾點：
1.方便我們理解什么樣的對象，什么時候，會被系統回收掉
2.有助於我們后面的內存優化
3.了解這一塊的知識也能提升自己的知識廣度，和同事一起裝逼的時候有話題
4.如果有面試的需求的話，了解這一塊，也能從容面對考官，對於內存回收能夠說出個一二
好了，廢話不多說了，我大概按以下這個邏輯來一個一個講述：
1.什么是垃圾回收（GC）
2.垃圾回收機制對於我們來說有什么好處？又有什么缺點？
3.垃圾回收它是如何工作的？
技術詳情
1.什么是垃圾回收（GC）
垃圾回收或GC（Garbage Collection）,是一種自動的存儲管理機制，它是Java語言的一大特性，方便了我們這些程序員編碼，把內存釋放工作的壓力都轉讓到了系統，故而是以消耗系統性能為代價的。C++編碼的時候，我們 需要自己實現析構函數來進行內存釋放，很麻煩，而且非常容易遺漏而最終導致程序崩掉。所以Java語言就引入了自動內存管理的機制，也就是垃圾回收機制，針對的主要的內存的堆區域，關於內存的分配機制，請查看我的上一篇Android性能調優篇之探索JVM內存分配
2.垃圾回收機制對於我們來說有什么好處？又會帶來哪些坑？
以下我列舉一下系統自動垃圾回收給我們帶來的一些好處：
1.讓作為程序員的我們專注於邏輯實現，提高了我們的編碼效率
2.能夠保護程序的完整性，垃圾回收是Java語言的安全策略的一個重要部分
但是隨之的，也會到來一些缺點：
1.系統層面負責垃圾回收，明顯會加大系統資源的開銷，從而影響程序的性能
2.垃圾回收機制也存在不完備性，並不能百分百保證回收所有的垃圾內存
3.垃圾回收它是如何工作的？
其實，GC是主要的一個流程是：先根據一定的算法判定某個對象是否存活，然后把判定是垃圾的對象進行回收。詳細點說的話，GC的工作流程分以下幾個步驟：
1.可回收對象的判定
2.通過某些算法回收垃圾內存
下面一個一個進行講述
1.可回收對象的判定
我們的GC需要把某個對象回收掉，肯定是需要判斷它到底是不是垃圾，是不是需要被回收，因此，就需要對每一個對象進行可回收判定。
目前，市面上存在有兩種算法來判定一個對象是否是垃圾
1.引用計數算法
這種算法的工作原理是:
1.首先給每一個對象都添加一個引用計數器
2.當程序的某一個地方引用了此對象，這個計數器的值就加1
3.當引用失效的時候（例如超過了作用域），這個計數器就減1
4.當某一個對象的計數器的值是0的時候，則判定這個對象不可能被使用
這種算法對於系統來說比較簡單，高效，垃圾回收器運行較快，不需要長時間中斷我們的程序的執行，但是缺點是很難處理循環引用，這就導致相互引用的對象都無法被回收：
我記得OC（Objective-C）中的垃圾判定就是用的引用計數方法，引用了一個第三方變量來打破這個平衡，但OC也沒有很好的解決這個問題，而是更多的依靠我們這些開發者來處理。
2.GC Root可達性分析算法
這個算法的工作原理是：
1.以稱作“GC Root”的對象作為起點向下搜索
2.每走過一個對象，就生成一條引用鏈
3.從根開始到搜索完，生成了一棵引用樹，那些到GC Root不可達的對象就是可以回收的
這個方法明顯就解決了循環引用的問題，不過這個算法還是稍微有點復雜的,以下是GC Root可達性算法的一個圖解：
我們程序中能夠被用來當做GC Root對象的有：
1.虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象
2.方法區中靜態屬性引用的對象
3.方法區中常量引用的對象
4.本地方法棧中JNI引用的對象
以下拿一個圖來進行引用計數算法與可達性分析算法的比較：
文字說明：
1.若使用引用計數算法判定，但圖中的C和D對象存在相互引用，導致計數器不為0，無法回收掉
2.若使用可達性分析算法，C和D對象到GC Roots 不可達，則能夠回收
關於對象可回收的判定，我們還需要注意的是，當系統開始啟動GC的時候，為了保證引用鏈的狀態不變，就需要停止該進程中所有的程序（Stop The World），我們Android中的現象就是UI卡頓了，但一般這樣的卡頓時間是非常短的，當然，要是頻繁的產生GC，那就另當別論了。
還有值得注意的是，不可達對象也並非立即就被回收了，還需要經過兩次的標記過程后才被會被真正回收：
1.如果對象與GC Root沒有連接的引用鏈，就會被第一次標記，隨后判定該對象是否有必要執行finalize()方法
2.如果有必要執行finalize()方法，則這個對象就會被放到F-Queue的隊列中，稍后由虛
擬機建立低優先級的Finalizer線程去執行，但並不承諾等待它運行結束（對象類中能夠
重寫finalize()方法進行自救，但系統最多只能執行一次）
3.如果沒必要執行finalize()方法，則第二次標記
2.通過某些算法回收垃圾內存
以上內容講述了系統如何去判定某一個對象是否是垃圾，是否應該被回收。接着，當判定了某一個對象為垃圾對象后，系統就要開始進行回收了，那么系統的垃圾回收算法以下幾種：
1.標記清除算法(Mark-Sweep)
2.復制算法(Copying)
3.標記整理算法(Mark-Compact)
4.分代回收算法
以下進行一一講述
1.標記清除算法(Mark-Sweep)
顧名思義，這個算法是先進行標記，然后進行清除，也正是這個算法的兩個階段：標記階段和清除階段，以下圖解：
從圖中可以看出：
這個算法的優點是易於理解，容易實現，只需要將特定地址的空間進行處理。
但缺點也比較明顯，把整個內存區域弄得非常不完整，形成了很多碎片化的內存，對於
分配大內存的對象時，無法申請足夠的空間，從而更多次的觸發GC
2.復制算法(Copying)
復制算法，是對標記清除算法而導致內存碎片化的一個解決方案，算法原理如下：
1.如圖所示,復制算法將內存平均分成兩個區域A （上）和 B（下）
2.將A中的存活的那些對象復制到B區域中
3.然后將A區域的所有對象都清除，這樣A區域就是一個完整的內存塊了，也就避免了內
存碎片化了
但是這個算法也有明顯的缺點，那就是不管A區域或B區域有多少個存活對象，都需要將整塊內存分成兩個區域，意味着能夠真正使用的內存變成了一半。
3.標記整理算法(Mark-Compact)
標記整理算法是對於標記清楚的一個優化，工作原理是：
1.如圖所示，第一步也需要進行存活對象的一個標記，這一步與標記清除算法一模一樣
2.將存活的對象向一端移動，例如圖中是往左上角那一端進行移動
3.然后把另一端的內存進行清理
從圖中也可以看出，這個算法也能避免內存碎片化的問題，但是效率確實不怎么樣，畢竟相較於復制算法， 多了一步效率同樣比較低的標記過程，而與標記清除算法相比，多了一步內存整理（往一端移動）的過程，效率上明顯就更低了。
畢竟世界是公平的，任何算法都有兩面性，我們開發者只能具體情況具體分析，使用最適合的算法。因此標記整理算法從圖中可以看出，這個算法適合存活對象多的，回收對象少的情況。
4.分代回收算法
鑒於以上三種算法都存在自己的缺陷，然后大神們就提出了根據不同對象的不同特性，使用不同的算法進行處理，所以嚴格來講並不是一個新的算法，而是屬於一種算法整合方案，我們知道：
1.復制算法適用於存活對象少，回收對象多的情況
2.標記整理算法適用於存活對象多，回收對象少的情況
這兩種算法剛好互補，因此只要將這兩個算法作用於不同特性的對象，就完美了。。
那么我們就應該知道，哪個區域的對象是什么樣的特性，根據我的上一篇的內存分配模型，堆內存中的新生代有很多的垃圾需要回收，老年代有很少的垃圾需要回收，那么剛好能夠根據這個特點使用不同的算法進行回收，具體使用的方式為：
1.對於新生代區域采用復制算法，因為新生代中每次垃圾回收都要回收大部分對象，那么也就意味着復制次數比較少，因此采用復制算法更高效
2.而老年代區域的特點是每次回收都只能回收很少的對象，一般使用的是標記整理或者標記清除算法
通過以上的方式，使得GC的整個過程達到了最高效的狀態。
這里需要注意的是分代回收算法的中的復制算法的使用。
之前說的復制算法是將內存均分為二，但是在分代回收中，並不是這樣，而是根據Eden:Survivor A:Survivor B= 8:1:1,具體的過程是(簡化版)：
1.新創建一個對象，默認是分在Eden區域，當Eden區域內存不夠的時候，會觸發一次Min
or GC(新生代回收)，這次回收將存活的對象放到Survivor A區域，然后新的對象繼續放在Eden區域
2.再創建一個新的對象，要是Eden區域又不夠了，再次觸發Minor GC，這個時候會把Eden區域的存活對象以及
Survivor A區域的存活的對象移動到Survivor B區域，然后清空Eden區域以及Survivor A區域
3.如果繼續有新的對象創建，不斷觸發Minor GC，有些對象就會不斷在Survivor A區域以及Survivor B區域
來回移動，但移動次數超過15次后，這些對象就會被移動到老年代區域
4.如果新的對象在Minor GC后還是放不下，就直接放到老年代
5.如果Survivor區域放不下該對象，這直接放到老年代
6.如果老年代也滿了，就會觸發一次Full GC(major gc)
干貨總結
通過以上的講述，我們了解了什么是GC，它的優缺點，它是如何工作的，整過過程下來，腦子里也算有了一個GC的概率模型在了。
本文參考了以下博客：
掌握好GC策略和原理，對於我們編碼來說能夠避免一些不必要的內存泄露，我們使用Java語言進行開發，不要一味的去追求各種牛逼的框架或者酷炫的業務實現，有的時候，還是需要我們沉下心來，好好了解一下底層系統的一些機制，個人覺得還是很有必要的。
作者：進擊的歐陽
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來源：簡書
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