GC 算法與種類
對於垃圾收集（GC）, 我們需要考慮三件事情：哪些內存需要回收？如何判斷是垃圾對象？垃圾回收算法有哪些？
一、GC的工作區域
1、不是GC的工作區域
(1)程序計數器、虛擬機棧和本地方法棧三個區域是線程私有的，隨線程生而生，隨線程滅而滅；
(2)棧中的棧幀隨着方法的進入和退出而進行入棧和出棧操作，每個棧幀中分配多少內存基本上是在類結構確定下來時就已知的，因此這幾個區域的內存分配和回收都具有確定性。
在這幾個區域不需要過多考慮回收的問題，因為方法結束或線程結束時，內存自然就跟隨着回收了。
2、GC的工作區域（哪些內存需要GC回收？）
(1)垃圾回收重點關注的是堆和方法區部分的內存。
因為一個接口中的多個實現類需要的內存可能不一樣，一個方法的多個分支需要的內存也可能不一樣，我們只有在程序處於運行期間才能知道會創建哪些對象，這部分內存的分
配和回收都是動態的，所以垃圾回收器所關注的主要是這部分的內存。
二、垃圾對象的判定
Java堆中存放着幾乎所有的對象實例，垃圾收集器對堆中的對象進行回收前，要先確定這些對象是否還有用，哪些還活着。對象死去的時候才需要回收。
1、引用計數法
引用計數法的邏輯是：在堆中存儲對象時，在對象頭處維護一個counter計數器，如果一個對象增加了一個引用與之相連，則將counter++。
如果一個引用關系失效則counter–。如果一個對象的counter變為0，則說明該對象已經被廢棄，不處於存活狀態。
優點
1)可即刻回收垃圾，每個對象都知道自己的被引用數，當counter為0時，對象就會把自己作為空閑空間連接到空閑鏈表，也就是在對象變成垃圾的同時就會被回收.
2）最大暫停時間短，每次通過指向mutator生成垃圾時，這部分垃圾都會被回收，大幅削減了mutator的最大暫停時間。
缺點
1)引用和去引用伴隨加法和減法，影響性能
2)很難處理循環引用
2、可達性分析算法
這種算法的基本思路是通過一系列名為“GC Roots”的對象作為起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，就證明此對象是不可用的。
Java語言是通過可達性分析算法來判斷對象是否存活的。
在Java語言里，可作為GC Roots的對象包括下面幾種：
(1)虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。
(2)方法區中的類靜態屬性引用的對象。
(3)方法區中的常量引用的對象。
(4)本地方法棧中JNI（Native方法）的引用對象。
三、垃圾回收算法
1、標記-清除算法
簡單來說有兩個步驟：標記、清除。
(1). 標記階段：找到所有可訪問的對象，做個標記
(2). 清除階段：遍歷堆，把未被標記的對象回收
缺 點
(1)因為涉及大量的內存遍歷工作，所以執行性能較低，這也會導致“stop the world”時間較長，java程序吞吐量降低；
(2)對象被清除之后，被清除的對象留下內存的空缺位置會造成內存不連續，空間浪費。
2、標記整理(壓縮)算法
標記-整理算法適合用於存活對象較多的場合，如老年代。它在標記-清除算法的基礎上做了一些優化。
(1)、標記階段：它的第一個階段與標記/清除算法是一模一樣的。
(2)、整理階段：移動所有存活的對象，且按照內存地址次序依次排列，然后將末端內存地址以后的內存全部回收。
上圖中可以看到，標記的存活對象將會被整理，按照內存地址依次排列，而未被標記的內存會被清理掉。如此一來，當我們需要給新對象分配內存時，JVM只需要持有一個內存的起始地址即可，這比維護一個空閑
列表顯然少了許多開銷。
優點
標記/整理算法不僅可以彌補標記/清除算法當中，內存區域分散的缺點，也消除了復制算法當中，內存減半的高額代價。
缺點
標記/整理算法唯一的缺點就是效率也不高。不僅要標記所有存活對象，還要整理所有存活對象的引用地址。從效率上來說，標記/整理算法要低於復制算法。
3、復制算法
復制算法簡單來說就是把內存一分為二，但只使用其中一份，在垃圾回收時，將正在使用的那份內存中存活的對象復制到另一份空白的內存中，最后將正在使用的內存空間的對象清除，完成垃圾回收。
優點
復制算法使得每次都只對整個半區進行內存回收，內存分配時也就不用考慮內存碎片等復雜情況，只要移動堆頂指針，按順序分配內存即可，實現簡單，運行高效。
缺點
復制算法的代價是將內存縮小為原來的一半，這個太要命了。
注意（重要）
現在的虛擬機使用復制算法來進行新生代的內存回收。因為在新生代中絕大多數的對象都是“朝生夕亡”，所以不需要將整個內存分為兩個部分，而是分為三個部分，一塊為Eden（伊面區）和兩塊較小的
Survivor（幸存區）空間(默認比例->8:1:1)。每次使用Eden和其中的一塊Survivor，垃圾回收時候將上述兩塊中存活的對象復制到另外一塊Survivor上，同時清理上述Eden和Survivor。所以每次新生代就可以使用90%
的內存。只有10%的內存是浪費的。(不能保證每次新生代都少於10%的對象存活，當在垃圾回收復制時候如果一塊Survivor不夠時候，需要老年代來分擔，大對象直接進入老年代)
總的來講：復制算法不適用於存活對象較多的場合，如老年代（復制算法適合做新生代的GC）
4、三種算法總結
相同點
(1)三個算法都基於根搜索算法去判斷一個對象是否應該被回收，而支撐根搜索算法可以正常工作的理論依據，就是語法中變量作用域的相關內容。
(2)在GC線程開啟時，或者說GC過程開始時，它們都要暫停應用程序（stop the world）。
區別
三種算法比較：
效率：復制算法>標記-整理算法>標記-清除算法；
內存整齊度：復制算法=標記-整理算法>標記-清除算法
內存利用率：標記-整理算法=標記-清除算法>復制算法
5、分代收集算法
首先這不是一種新算法，它是一種思想。現在使用的Java虛擬機並不是只是使用一種內存回收機制，而是分代收集的算法。就是將內存根據對象存活的周期划分為幾塊。一般是把堆分為新生代、和老年代。短命對
象存放在新生代中，長命對象放在老年代中。
這個圖是我拷貝來的，但要記住java8以后，已經沒有永久區了，之前永久區存放的東西基本上放到了元空間中。
對於不同的代，采用不同的收集算法：
新生代：由於存活的對象相對比較少，因此可以采用復制算法該算法效率比較快。
老年代：由於存活的對象比較多哈，可以采用標記-清除算法或是標記-整理算法。
參考
想太多，做太少，中間的落差就是煩惱。想沒有煩惱，要么別想，要么多做。少校【16】