概述
说到垃圾收集（Garbage Collection，GC），大部分人都会把这项技术当做Java语言的伴生产物。事实上，GC的历史比Java久远，1960年诞生于MIT的Lisp是第一门真正使用内存动态分配和垃圾收集技术的语言。当Lisp还在胚胎时期时，人们就在思考GC需要完成的3件事情：
- 哪些内存需要回收？
- 什么时候回收？
- 如何回收？
经过半个多时间的发展，目前内存的动态分配与内存回收技术已经相当的成熟，一切看起来都进入了“自动化”时代，那为什么我们还要去了解GC和内存分配呢？答案很简单：当需要排查各种内存溢出、内存泄漏问题时，当垃圾收集成为系统达到更高并发量的瓶颈时，我们就需要对这些“自动化”的技术实施必要的监控和调节。
在 深入理解Java虚拟机（三）-jvm运行时数据区 中，介绍了JVM内存运行时区域的各个部分，其中 程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭，因此在这几个区域内就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟随者回收了。而Java堆和方法区则不一样，一个接口中的多个实现类需要的内存可能不一样，一个方法中的多个分支需要的内存也可能不一样，我们只有在程序处于运行期间时才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收都是动态的，垃圾收集器所关注的就是这部分内存，本文后续讨论中的“内存”分配与回收也仅指这一部分内存。
对象“存活”判定算法
在堆里面存放着Java世界中几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死亡”（即不可能被任何途径使用的对象）。
1、引用计数算法
原理：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加1；引用失效时，计数器减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
缺点：很难解决对象相互循环引用的问题（两个对象相互循环引用，但其实他们都已经没有用了）。
2、可达性分析算法
在主流的商用程序语言（Java、C#、Lisp）的主流实现中都是通过可达性分析（Reachability Analysis）来判定对象是否存活的。
原理：通过一些列称为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连（用图论的话来说，就是从GC Roots到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。
在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种:
- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
- 方法区中类静态属性引用的对象。
- 方法区中常量引用的对象。
- 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。
再谈引用
无论是通过引用计数算法判断对象的引用数量，还是通过可达性分析算法判断对象的引用链是否可达，判定对象是否存活都与“引用”有关。
在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4种，这4种应用强度依次逐渐减弱。
- 强引用就是指在程序代码之中普遍存在的，类似“Object object = new Object()
”这类的引用，只要强引用还存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。 - 软引用是用来描述一些还在用但并非必需的对象。对于软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收完成还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。在JDK1.2之后，提供了SoftReference类来实现软引用。
- 弱引用也是用来描述非必需对象的，但是它的强度比软引用要更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。在JDK1.2之后，提供了WeakReference类来实现弱引用。
- 虚引用也称为幽灵引用或者幻影引用，它是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。在JDK1.2之后，提供了PhantomReference类来实现虚引用。
