說起垃圾收集器，JAVA開發者肯定是聽得耳朵都起繭子了。如果讓你設計一個JAVA垃圾收集器，那麽你關註那些點呢？

// 1.哪些內存需要回收？
// 2.什麽時候回收？
// 3.如何回收？

這篇博文就是記錄這些問題答案的。閑言碎語不多講，開始寫。

那些內存需要回收？

我們先來回顧一下“運行時數據區”的知識點。我們都知道程序計數器、虛擬機棧、本地方法棧都是與線程同生共死的。棧中的棧幀分配多少內存在類結構確定下來時就已經確定了。所以它們的內存分配和回收都是非常確定性的，因為方法結束或者線程結束內存自然就回收了。
但是Java堆和方法區就不一樣了，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，只有在程序執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，垃圾收集器關註的就是這部分內存。

什麽時候回收？

java堆中幾乎存著所有的java世界中的對象實例，垃圾收集器對堆進行回收前，首先要做的事情就是：確定不可能再被任何途徑使用的對象。這件事當然是交給算法去做，引用計數算法、根搜索算法

1. 引用計數算法

給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器加1，當引用失效時，計數器值減1.如果任何時候計數器都為0的對象就是不可能再被使用的。書中說實際上java虛擬機沒有使用這種算法去管理內存，因為它很難解決對象間相互循環引用的問題。比如說：A對象，B對象，他們相互引用，那麽他們的引用計數器就不會為0，那麽GC就永遠沒法回收它們，實際上他們已經可以被回收了。這個案例也可以java虛擬機到底是不是使用的引用計數器算法。

2.根搜索算法
算法基本思路是：通過一系列的名為“GC Roots”的對象為起點，從這些節點開始向下搜素，搜素所有走過的路徑稱為引用鏈。當一個對象到GC Roots沒有任何鏈路時，則說明該對象是不可用的。

3.引用
如果reference類型的數據中存放的數值是代表另一塊內存的起始地址，我們就說這塊內存代表著一個引用。引用分類如下：
強引用:（如Object obj = new Object()）、永遠不會被垃圾收集器掉引用的對象。

軟引用：描述還有用，但非必須的對象。在系統面臨內存溢出風險前，將把這些加入到回收範圍進行二次回收。

弱引用：描述非必需的對象，只能生存到下一次垃圾收集發生之前。

虛引用：幽靈引用，不會對生存時間構成影響，也無法通過虛引用獲取對象實例。唯一目的就是在回收時，能夠收到一個系統通知。

如何回收

垃圾收集算法
上面講了通過算法判斷是否將對象列入回收名單中，那麽接下來就是講解垃圾收集算法。介紹幾種算法的思路和發展過程，具體實現不在此詳細說明。
標記-清除算法
分兩個階段：標記、清除。將所需要回收的對象進行標記，在標記完成後，統一回收掉所有被標記的對象。所謂標記也就是前面說說的內容，如何判斷一個對象已經“死了”。這個算法效率不高，因為兩個階段效率都不高，而且在回收完成後，會產生大量不連續的內存碎片，當需要給大對象進行內存分配時不得不觸發另一次垃圾回收動作。

復制算法
為了解決效率問題，一種稱為復制的收集算法出現了，它將可用內存按照容量劃分為兩個大小相等的區域，每次只使用其中一塊，當一塊用完以後，就將還存活的對象復制到另外一塊上，然後一次性清理掉當前滿了的區塊。

標記-整理算法
復制算法當對象的存活率很高時，需要大量的復制對象，從而降低效率，而且該種方式降低了可用內存大小。標記-清理算法和標記-整理算法前面階段是相同的，在標記完成以後，不做清理，而是將存活對象，往一邊移動，使得會搜狐的內存能夠連續在一起。

備註：
沒有完美的算法，只有適用場景的算法。上述的算法都有各自的優缺點，只用一種算法都無法很好的覆蓋虛擬機中內存回收的場景。所以出現了分代回收算法。其實這個也沒有什麽新意，就是把對象根據存活周期劃分不同的內存區域，從而針對不同的內存區域進行不同算法的垃圾收集。

分代回收算法
一般java堆中分為新生代和老年代。根據各個分代的特點采用合適的算法進行回收。新生代中對象的創建率很高，死亡率也很高，所以適合采用復制算法，只要付出少量對象的復制成本就可以完成回收。而老年代中對象創建率低，而且存活率極高，所以使用標記-整理算法是在合適不過了。

備註：
java堆劃分內存區域進行內存回收的方式可以更加細致一些，Eden Space、Survivor Space、Tenured Gen；
下面這裏是一種比較形象容易記住的方式進行說明，來自分代回收通俗解釋
1、一個人（對象）出來（new 出來）後會在Eden Space（伊甸園）無憂無慮的生活，直到GC到來打破了他們平靜的生活。GC會逐一問清楚每個對象的情況，有沒有錢（此對象的引用）啊，因為GC想賺錢呀，有錢的才可以敲詐嘛。然後富人就會進入Survivor Space（幸存者區），窮人的就直接kill掉。
2、 大對象直接近入老年代-養老區：有些世界土豪出生。 他父母直接砸了幾百億， 身份顯赫， 進入老年代，有錢就是囂張！不用去Eden Space（伊甸園）。
3、Survivor Space(幸存者區有兩個區域：生活區和無人區)為什麽有兩個區 from Survivor（生活區） ,to Survivor（無人區） .每次GC想要去幸存者區敲詐 ，會去from Survivor（生活區的）所有人帶到to Survivor（無人區） ，然後開始敲詐， 被敲詐包括本次15次 的土豪，進入養老區，交不起保護費 的殺死， 沒滿足15 次，但是手裏還有點錢的就生活在無人區，這個無人區就變成了生活區， 以前的生活區（人都被移走了） 又變成了無人區
4、並不是進入Survivor Space（幸存者區）後就保證人身是安全的，但至少可以活段時間。
GC會定期（可以自定義）會對這些人進行敲詐，億萬富翁每次都給錢，GC很滿意，就讓其進入了Genured Gen(養老區)。
（每經過一次Minor GC，會給這個富翁添加一次記錄，當某些富翁連續給了大概15 年保護費，就可以去養老區了）萬元戶經不住幾次敲詐就沒錢了，GC看沒有啥價值啦，就直接kill掉了。
5、進入到養老區的人基本就可以保證人身安全啦，但是億萬富豪有的也會揮霍成窮光蛋，只要錢沒了，GC還是kill掉。

擴展：垃圾收集器

算法是內存回收的方法論，而垃圾收集器就是內存回收的具體實現了，JAVA虛擬機規範中沒有任何關於垃圾收集器該如何實現的規定，因此不同廠商，不同版本實現的垃圾收集器有很大差別。下圖是1.6HotSpot JVM的垃圾收集器。

備註：
如果兩個垃圾收集器之間有聯系說明，它們可以配合使用。各個垃圾收集器的實現內容自行查閱資料，我就不再這裏碼字。下面是關於垃圾收集相關的一些參數，對於調優具有很好的作用。

深入JAVA虛擬機之垃圾收集