弄清Java虛擬機器GC的執行過程
前言：要弄清Java虛擬機器GC的整個過程，就得弄明白Java虛擬機器用什麼來進行GC？Java虛擬機器在哪裡GC？什麼時候GC？GC什麼？
開門見山
GC（Garbage Collection）垃圾收集，JVM一個非常重要的功能。本文將圍繞著JVM的GC這個動作展開，來過一遍GC的整個運作過程。
JVM用什麼來進行GC
JVM是GC的發起者，準確說是VMThread是GC的發起者，那用什麼來進行GC呢？很顯然，用到的是垃圾收集器來進行GC的。而垃圾收集器，可以根據堆中的分代，分為不同型別的垃圾收集器。
新生代（Young generation）
- Serial垃圾收集器
- ParNew垃圾收集器
- Parallel Scavenge垃圾收集器
老年代（Tenured generation）
- CMS垃圾收集器
- Parallel Old垃圾收集器
- Serial Old垃圾收集器
G1是一個特殊的垃圾收集器，既可以作為新生代的垃圾收集器，也可以作為老年代的垃圾收集器。
更加詳細的垃圾收集器的知識，可以閱讀《深入理解JVM》這本書。
JVM在哪裡進行GC
JVM的GC動作只在兩個地方回收————堆和方法區。（JDK8的metaspace的GC，這裡暫不討論。如果還有其他記憶體區域發生垃圾回收，請指正）
在堆取進行GC
首先，得了解堆是什麼，有什麼作用？
這裡需要知道，JVM的GC採用了分代思想，所以堆被分成了新生代和老年代，而新生代又被細分為Eden區和From survivor和To survivor區。當類被JVM載入後，Java應用程式執行然後某個物件被new，這個物件就會被分配到堆中的新生代的Eden區（物件優先被分配到Eden區），如果Eden區域沒有足夠的記憶體來分配給該物件，就會觸發minor GC來清除已經“死亡”的物件，這樣才能將新清出的記憶體分配給該物件，經過GC都還存活的物件，會被移至From survivor區中。由於新生代採用的複製演算法，Eden區存活物件和From survivor區的存活物件將被複制到To survivor區中。在To survivor區中的物件，每經過一次GC，物件中的“年齡計數器”就會加1，如果超過了晉升為老年代的年齡閾值時（預設為15）物件就會晉升到老年代中。
由於老年代裡存放的都是大物件、存活時間較久的物件，因此老年代一般都是用標記-整理演算法或標記-清除演算法。當老年代物件沒法再分配記憶體時，會觸發一次Major GC（Full GC)，用於回收那些已經“死亡”的物件。
下圖為堆中分代
在方法區中進行GC
在堆中進行GC一般可以回收70%~95%的空間，相比在方法區中進行GC效率是非常低的。但是效率低不代表不進行GC。永久代的垃圾收集主要回收兩部分內容：廢棄常量和無用的類。
JVM什麼時候進行GC
在上文中，已經講到了JVM什麼時候進行GC。就是在Eden區沒有足夠記憶體分配給物件的時候進行Minor GC，在老年代沒法再分配記憶體給大物件以及“老”物件的時候進行的Major GC（full GC）。這裡談一談Minor GC和Major GC：
- 新生代GC（Minor GC）：指發生在新生代的垃圾收集動作，因為Java物件大多都具備招生夕滅的特性，所以Minor GC非常頻繁，一般回收速度也非常快。
- 老年代GC（Major GC/Full GC）：指發生在老年代的GC，出現了Major GC，經常會伴隨至少一次的Minor GC（並不是絕對的，例如Parallel Scavenge垃圾收集器就直接進行Major GC的策略選擇過程）。Major GC的速度一般比Minor GC慢10倍以上。
JVM對什麼物件進行GC
這裡，首先得了解物件在什麼情況下會被進行GC？
是“真正死亡”的物件嗎？
那麼，物件怎麼才能被判定為“真正死亡”呢？JVM是通過可達性分析來進行分析的。可達性分析就是通過從GC Roots為起點，判斷是否有一個引用鏈與被判斷的物件相連，如果相連這代表這個物件還“活著”，是可用的。然而，一個物件被真正判定為“死亡”，需要進行兩次標記（被標記為可回收物件），然後在下一次JVM進行GC的時候，才被真正的回收掉。如果一個物件沒有與GC Roots的引用鏈相連線，也並沒有被真正判定為“死亡”，而是進行第一次標記，然後在第二次標記之前會進行“自救”過程。所謂的“自救”就是在第二次被標記之前，需要重新與引用鏈相連線。在第一次被標記後，物件會進行篩選，篩選的條件為是否有必要進行執行finalize()方法。如果沒有必要執行finalize()方法，則就等待第二次被標記；如果有必要執行finalize()方法，則會先將物件放置在一個叫F-Queue的佇列中，然後等待虛擬機器通過Finalizer執行緒去觸發物件的finalize()方法，然後在finalize()方法裡面，物件就開始自救的過程。物件自救可以通過把this賦值給某個類變數或者物件的成員變數，就實現了和引用鏈重新連線的目的——自救成功。因此在第二次標記的時候就會把物件從F-Queue佇列中移除，然後虛擬機器會在F-Queue中進行第二次小規模的標記，然後就等待下一次GC的來臨。
結論：
所以，從上面分析的結果來看，JVM進行GC的物件，就是沒有和引用鏈上相連的並且經過第一次標記，沒有“自救”成功的物件。