1 什么是垃圾回收
垃圾回收（Garbage Collection，GC），顾名思义就是释放垃圾占用的空间，防止内存泄露。有效的使用可以使用的内存，对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收。
2 哪些空间的垃圾需要回收
程序员们都知道JVM的内存结构包括五大区域：程序计数器、虚拟机栈、本地方法区、堆区、方法区。
其中程序计数器、虚拟机栈、本地方法区3个区域随线程而生、随线程而灭，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，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，内存自然就跟随着回收了。
而Java堆区和方法区则不一样！这部分内存的分配和回收是动态的，正是垃圾收集器所需关注的部分。
垃圾收集器在对堆区和方法区进行回收前，首先要确定这些区域的对象哪些可以被回收，哪些暂时还不能回收，这就要用到判断对象是否存活的算法！
3 如何定义垃圾
3.1 引用计数算法
引用计数算法（Reachability Counting）是通过在堆中的每个对象头中分配一个空间来保存该对象被引用的次数（Reference Count）。如果该对象被其它对象引用，则它的引用计数加1，如果删除对该对象的引用，那么它的引用计数就减1，当该对象的引用计数为0时，那么该对象就会被回收。当一个对象实例被垃圾收集时，它引用的任何对象实例的引用计数减1。
优点：引用计数算法可以很快的执行，因为它是将垃圾回收分摊到整个应用程序的运行当中了，而不是在进行垃圾收集时，要挂起整个应用的运行，直到对堆中所有对象的处理都结束。因此，采用引用计数的垃圾收集不属于严格意义上的"Stop-The-World"的垃圾收集机制。它对程序需要不被长时间打断的实时环境比较有利。
缺点：无法检测出循环引用。这样就导致一些循环引用的引用计数不可能为0，导致永远无法会回收。
什么原因导致我们最终放弃了引用计数算法呢？
如下面的代码，定义2个对象，相互引用，然后置空各自的声明引用，最后这2个对象已经不可能再被访问了， 但由于他们相互引用着对方，导致它们的引用计数永远都不会为0，通过引用计数算法，也就永远无法通知GC收集器回收它们。
3.2 可达性分析算法
可达性分析算法（Reachability Analysis）的基本思路是，通过一些被称为引用链（GC Roots）的对象作为起点，从这些节点开始向下寻找对应的引用节点（Reference Chain)，找到这个节点后以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用的节点，即无用的节点，无用的节点将被会判定为是可回收的对象。
通过可达性算法，成功解决了引用计数所无法解决的问题-“循环依赖”，只要你无法与 GC Root 建立直接或间接的连接，系统就会判定你为可回收对象。那这样就引申出了另一个问题，哪些属于 GC Root。
3.3 Java内存区域
在 Java 语言中，可作为 GC Root 的对象包括以下4种：
- 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）
- 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
（1） 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）
此时的 s，即为 GC Root，当s置空时，localParameter 对象也断掉了与 GC Root 的引用链，将被回收。
（2）方法区中类静态属性引用的对象
s 为 GC Root，s 置为 null，经过 GC 后，s 所指向的 properties 对象由于无法与 GC Root 建立关系被回收。
而 m 作为类的静态属性，也属于 GC Root，parameter 对象依然与 GC root 建立着连接，所以此时 parameter 对象并不会被回收。
（3） 方法区中常量引用的对象
m 即为方法区中的常量引用，也为 GC Root，s 置为 null 后，final 对象也不会因没有与 GC Root 建立联系而被回收。
（4）本地方法栈中引用的对象
任何 native 接口都会使用某种本地方法栈，实现的本地方法接口是使用 C 连接模型的话，那么它的本地方法栈就是 C 栈。当线程调用 Java 方法时，虚拟机会创建一个新的栈帧并压入 Java 栈。然而当它调用的是本地方法时，虚拟机会保持 Java 栈不变，不再在线程的 Java 栈中压入新的帧，虚拟机只是简单地动态连接并直接调用指定的本地方法。
3.4 Java中的引用你了解多少
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Java语言中，将引用又分为强引用、软引用、弱引用、虚引用4种，这四种引用强度依次逐渐减弱。
- 强引用
在程序代码中我们使用最普遍的就是强引用，类似 Object obj = new Object() 这类引用。如果一个对象具有强引用，只要强引用还存在，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾收集器绝不会回收它。
当内存不足时，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组，在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。不同于elementData=null，强引用仍然存在，避免在后续调用 add()等方法添加元素时进行重新的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。
- 软引用（SoftReference）
用来描述一些还有用但并非必须的对象，就类似于可有可无的生活用品。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（内存空间不足时），将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收后还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。
软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。在实际中有重要的应用，例如浏览器的后退按钮。
按后退时，这个后退时显示的网页内容是重新进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看具体的实现策略了。
（1）如果一个网页在浏览结束时就进行内容的回收，则按后退查看前面浏览过的页面时，需要重新构建
（2）如果将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出
这时候就可以使用软引用。
- 弱引用（WeakReference）
弱引用是用来描述非必需对象的，那就类似于可有可无的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。它的强度比软引用更弱一些，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。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
如果一个对象只是偶尔使用,并且希望在使用时随时就能获取到,但又不想影响此对象的垃圾收集，那么就可以用弱引用来记住此对象。
- 虚引用（PhantomReference）
虚引用就是形同虚设，与其他几种引用都不同。如果一个对象仅持有虚引用，那么它和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。它的作用是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。
特别注意，在实际程序设计中一般很少使用弱引用和虚引用，使用软引用的情况较多，这是因为软引用可以加速JVM对垃圾内存的回收速度，可以维护系统的运行安全，防止内存溢出等问题的产生。
特别说明：无论引用计数算法还是可达性分析算法都是基于强引用而言的。
3.5 对象死亡（被回收）前的最后一次挣扎
即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程。
- 第一次标记：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记；
- 第二次标记：第一次标记后接着会进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。在finalize()方法中没有重新与引用链建立关联关系的，将被进行第二次标记。
第二次标记成功的对象将真的会被回收，如果对象在finalize()方法中重新与引用链建立了关联关系，那么将会逃离本次回收，继续存活。
3.6 方法区如何判断是否需要回收
方法区存储内容是否需要回收的判断和堆中是不一样的。方法区主要回收的内容有：废弃常量和无用的类。对于废弃常量也可通过引用的可达性来判断，但是对于无用的类则需要同时满足下面3个条件：
- 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例；
- 加载该类的ClassLoader已经被回收；
- 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
关于类加载的原理，也是阿里面试的主角，面试官也问过比如：能否自己定义String，答案是不行，因为jvm在加载类的时候会执行双亲委派。
