在Java中我们new对象的时候是放在堆内存当中。当对象不再使用的时候，就需要被回收掉，否则就会一直占据着内存空间导致无法为新的对象分配空间。幸运的是Java是自带垃圾回收机制的，一般情况下不需要我们手动去回收，而是有个专门的线程，也就是GC线程来专门回收那些没有用的对象。
GC全称是Garbage Collection，直译就是垃圾收集。GC更多的是发生在堆内存中，方法区/元空间也是有需要回收的，但不像堆内存当中那么频繁。因此堆是重点的关注对象。
关于GC，可以从三个方面来思考一下：
1—什么需要回收？
public static void main(String[] args) {
List<Object> list = new LinkedList<>();
while (true) {
list.add(new Object());
}
}
运行上面的代码，经过一段时间之后，控制台就会输出如下日志：
日志
从上图中我们可以看到Heap，指的就是堆。Metaspace就是元空间。Heap分为PSYoungGen(新生代)和ParOldGen(老年代)。其中PSYoungGen又划分为了eden空间，from survivor空间，to survivor空间三个部分。上图中在这三个空间后面的是每个空间的大小。可以看出三个空间的比例为Eden:From:To = 8:1:1。而PSYoungGen和ParOldGen的比例大约是1:2。这些都是默认的比例，其实可以JVM中进行配置来更改大小的：
-Xms 堆内存初始内存分配的大小
-Xmx 堆内存可被分配空间的最大上限
-Xmn 设置堆内存新生代的初始大小和最大
-XX:SurvivorRatio = 8 表示eden和survivor的比值 8:1:1 (如果设置为2则比例为2:1:1，对应的大小则为：5120K：2560K：2560K)
另外从图片中可以看到在Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded之上在疯狂的进行FullGC，可是内存还是没有被释放。这其中就包含了一个问题就是：怎么判断一个对象是垃圾？
(1)在JVM早期的时候使用的是引用计数法。所谓引用计数就是假如a引用了b，那么就在b上记录一次，假如为1。c也引用了b，就在b上再增加一次，那么此时b的引用数就变成了2。反之失去一个引用就减去1。当引用数为0的时候，b就变成了一个可回收的对象。但引用计数存在一个很大的缺点就是相互引用，相互引用会导致无法回收。
(2)可达性分析。可达性分析首先需要确定GCRoot。GCRoot是一些对象，包括有类静态属性的对象，常量的对象，虚拟机栈中(本地方法表)的对象，本地方法native栈中的对象。
public class Test {
static Object root1 = new Object(); // 静态属性的对象
public final static Object root2 = new Object(); //常量的对象
public void root() {
Object root3 = new Object(); //虚拟机栈中的对象 至少在方法执行完之前是作为gc root
}
}
与GC有着密不可分的还有经常提到的四种引用：强引用(StrongRefrence)，软引用(SoftRefrence)，弱引用(WeakRefrence)，虚引用(PhantomRefrence)。
StrongRefrence：所谓强引用就是指直接通过new关键字创建的对象。只要与GC root产生关联，即时产生OOM也不会被回收。
SoftRefrence：软引用的特点是当程序即将发生OOM的时候，会把软引用的对象给回收掉。
WeakRefrence：弱引用指的是当GC线程回收垃圾时，如果只有弱引用存在，那么GC线程就会进行回收。
PhantomRefrence：虚引用则很容易被回收，只是在回收的时候会发出通知。
2—什么时间回收？
当新生代Eden区空间不够了就会触发一次普通GC，当老年代空间不够了则会触发Full GC
3—怎么回收？
关于如何回收的问题需要先了解垃圾一下回收算法。
(1)复制算法。特点是实现简单，运行高效，没有内存碎片，需要复制内存缺点是内存利用率只有一半。
复制算法
假设上图中的整个内存是20M,分成两份之后就是各10M。在需要回收的时候会把不可回收的对象从左边复制到右边，并把左边的整个区域格式化。反之亦然。这种复制算法是应用在PSYoungGen区。说的具体一点就是发生在From区和To区。这也就是为什么From区和To区的比例总是1:1。至于为什么在From区和To区采用复制算法是因为程序中绝大多数的对象是不需要考虑回收的，它们都是朝生夕死的。那么只需要拿出很少一部分内存采用复制算法。假设整个PSYoungGen的大小是100M，如果整个PSYoungGen采用复制算法的话，那么需要被分为两个50M。假如红色方块数量较多，那么来回复制的话效率就比较低了。按照PSYoungGen区的默认比例8:1:1，那么Eden区占据80M，From和To分别占据10M。这样复制的话也只是在From或者To区进行复制，并且多数情况也只是复制From和To区的一部分，还不到10M，那么在这么小的一块区域采用复制算法的话，效率就不会有什么影响了。
(2)标记清除。特点是利用率百分之百，不需要复制，缺点是有内存碎片。
标记清除算法
具体的清除过程就是在可回收的对象上打上标记，GC回收之后就是下面的结果。但是可以看到内存不连续，有很多碎片。当需要分配一个较大的对象，例如一个需要占据5个小方块的对象时就无法分配了。
(3)标记整理。特点是利用率百分之百，没有碎片，缺点是需要复制。
标记整理算法
这种算法相较于标记清除就是多了一个复制的过程。在清除的时候会把不可回收的对象整齐的排列起来。
其次需要了解一下堆内存的分配策略：
堆内存分配
(1)对象优先分配在Eden区：按照上图来说，当创建一个小于8M的对象时，会首先分配在Eden区。
(2)大对象直接进入老年代：假设Eden区已经存在了一个6M的对象A，当我再new一个3M的对象B时，此时需要的空间为6+3=9大于Eden区的大小了，From和To同样放不下，这是就会直接把B分配到老年代。也就是所谓的空间担保。
(3)长期存活的对象将进入老年代：假设Eden区现在存在一个0.5M的对象A，此刻发生了一次普通GC，但是A没有被回收掉，那么A就会从Eden区进入From区，同时A的对象头上会存放一个age来标记自己的年龄。如果再发生一次普通GC就从From移动到To区，并且年龄加1。以后每发生一次普通GC就会在From和To中间来回的移动(因为采用的是复制算法)。假如A有幸在age=15的时候(一般来讲是15次)还没有被回收，那么就会把A放入老年代。
(4)动态年龄判断：假设Eden区现在存在一个大小为0.7M的对象A，From区存在一个大小为0.5M，age=6的对象。此刻发生了一次普通GC且没被回收，就需要把对象A从Eden区移动到From区。但是From区的大小只有1M，放不下A和B了，A和B就会被同时放入老年区。尽管B的年龄只有6，A的年龄只有1。这种也是基于空间担保。
最后来了解一下收集器：
收集器
可以看到收集器分为单线程收集器和多线程收集器。
单线程收集器：
Serial 新生代 复制算法
SerialOld 老年代 标记整理算法
单线程清除过程
由于每次进行GC都需要暂停所有用户线程，如果垃圾回收时间过长，则会造成程序卡顿。
多线程收集器：
ParNew 新生代 复制算法 并行
CMS 老年代 标记清除算法 并行 并发
ParallelScavenge 新生代 复制算法 并行
ParallelOld 老年代 标记整理算法 并行
普通多线程清除过程
和上图中的区别就是多个GC线程并行收集。清理速度肯定是快于单线程收集器的。
CMS清理过程
这个是CMS收集器清理的示意图。首先会做一次初始标记，然后跟随用户线程一起并发标记，随后暂停用户线程去重新标记，接着并发清理。虽然也经历了两次暂停，但相比暂停去清理的话，初始标记和重新标记暂停的时间是短的多的。另外由于CMS采用的是标记清除算法，速度快。所以CMS多应用于移动互联网。由于并发收集的时候，用户线程也在运行，所以当收集结束的时候，其他的线程可能会产生浮动垃圾，那么就需要下一次GC的时候去进行回收。
G1 跨新生代和老年代 标记整理+化整为零
jdk1.7才引入，采用分区回收的思维，把新生代以及新生代里的Eden，From，To和老年代全部打散，所以才可以在新生代和老年代中都是用同一个垃圾收集器。
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