4 怎么回收垃圾
下面讨论几种常见的垃圾收集算法的核心思想。
4.1 标记-清除算法（Mark-Sweep）
标记清除算法（Mark-Sweep）是最基础的一种垃圾回收算法，它分为2部分，从根集合（GC Roots）进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的对象，如上图所示，标记-清除算法不需要进行对象的移动，只需对不存活的对象进行处理，在存活对象较多的情况下极为高效，但由于标记-清除算法直接回收不存活的对象，因此会造成内存碎片。
我们知道开辟内存空间时，需要的是连续的内存区域，如果内存碎片都是1M大小的话，这时候我们若需要一个 2M的内存区域，其中有2个 1M 是没法用的。这样就导致，其实我们本身还有这么多的内存的，但却用不了。
4.2 复制算法（Copying）
复制算法（Copying）是在标记清除算法上演化而来，解决标记清除算法的内存碎片问题。它开始时把堆分成一个对象面和多个空闲面， 程序从对象面为对象分配空间，当对象面满了，基于copying算法的垃圾收集就从根集合（GC Roots）中扫描活动对象，并将每个活动对象复制到空闲面(使得活动对象所占的内存之间没有空闲洞)，这样空闲面变成了对象面，原来的对象面变成了空闲面，程序会在新的对象面中分配内存。
这样就保证了内存空间的连续可用，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，逻辑清晰，运行高效。然而很明显暴露了另一个问题，空间浪费，代价实在太高。
4.3 标记-整理算法（Mark-Compact）
标记整理算法（Mark-Compact）标记过程仍然与标记清除算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，并更新对应的空闲指针，然后再清理掉端指针边界以外的内存区域。
标记整理算法一方面在标记-清除算法上做了升级，解决了内存碎片的问题，也规避了复制算法只能利用一半内存区域的弊端。看起来很美好，但从上图可以看到，它对内存变动更频繁，需要整理所有存活对象的引用地址，在效率上比复制算法要差很多。
4.4 分代收集算法
分代收集算法（Generational Collection）严格来说并不是一种思想或理论，而是融合上述3种基础的算法思想，而产生的针对不同情况所采用不同算法的一套组合拳。
对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是把 Java 堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用标记-清理或者标记 - 整理算法来进行回收。
so，另一个问题来了，那内存区域到底被分为哪几块，每一块又有什么特别适合什么算法呢？
4.5 内存模型与回收策略
Java 堆（Java Heap）是JVM所管理的内存中最大的一块，堆又是垃圾收集器管理的主要区域，这里我们主要分析一下 Java 堆的结构。
Java堆主要分为2个区域：新生代与老年代，其中新生代内存按照8：1：1的比例又分为 Eden 区和 两个Survivor区（ From 和 To 2个区）。
可能这时候大家会有疑问，为什么要分为新生代与老年代呢？而新生代为什么又需要Survivor 区，为什么Survivor区还要再分2个区呢。别急，下面咱就絮叨絮叨。
4.5.1 新生代的回收算法（回收以Copying复制算法为主）
所有新生成的对象首先都是放在新生代的，新生代的目标就是尽可能的快速收集那些生命周期短的对象。
大多数情况下，对象会在新生代 Eden 区中进行分配，当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机会发起一次Minor GC，Minor GC 相比 Major GC 更频繁，回收速度也更快。
进行Minor GC时，会将Eden区无需回收的对象复制到Survivor的From区（若From区不够，则直接进入Old区），然后清空Eden区。当From区也存放满了时，会将Eden区和From存活的对象放到Survivor的To区，然后清空Eden区和Survivor的From区。此时Survivor的From区是空的，然后将Survivor的From区和To区交换，即保持Survivor的To区为空，如此往复。
当Survivor的To区空间不够，不足以存放Eden 区和 From 存活的对象事，就会将存活对象直接存放到 老年代（Old 区）。
新生代发生的GC也叫做Minor GC，MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)。
（1）为啥需要Survivor区？
不就是新生代到老年代么，直接 Eden 到 Old 不好了吗，为啥要这么复杂。想想如果没有 Survivor 区，Eden 区每进行一次 Minor GC，存活的对象就会被送到老年代，老年代很快就会被填满。而有很多对象虽然一次 Minor GC 没有消灭，但其实也并不会蹦跶多久，或许第二次，第三次就需要被清除。这时候移入老年区，很明显不是一个明智的决定。
所以，Survivor 区相当于是 Eden 区和 Old 区的一个缓冲，类似于我们交通灯中的黄灯。它存在意义就是减少被送到老年代的对象，进而减少 Major GC 的发生。Survivor 的预筛选保证，只有经历16次 Minor GC 还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。
（2）为啥Survivor需要两个区？
设置两个Survivor区最大的好处就是解决内存碎片化。
我们先假设一下，Survivor如果只有一个区域会怎样。Minor GC执行后，Eden区被清空了，存活的对象放到了Survivor区，而之前Survivor区中的对象，可能也有一些是需要被清除的。
问题来了，这时候我们怎么清除它们？在这种场景下，我们只能标记清除，而我们知道标记清除最大的问题就是内存碎片，在新生代这种经常会消亡的区域，采用标记清除必然会让内存产生严重的碎片化。
因为Survivor有2个区域，所以每次Minor GC，会将之前Eden区和From区中的存活对象复制到To区域。第二次Minor GC时，From与To职责兑换，这时候会将 Eden区和To区中的存活对象再复制到From区域，以此反复。（职责会互换）
这种机制最大的好处就是，整个过程中，永远有一个Survivor space是空的，另一个非空的Survivor space是无碎片的。那么，Survivor为什么不分更多块呢？比方说分成三个、四个、五个?显然，如果Survivor区再细分下去，每一块的空间就会比较小，容易导致Survivor区满，两块Survivor区可能是经过权衡之后的最佳方案。
4.5.2 老年代的回收算法（回收以标记-整理算法为主）
老年代占据着2/3的堆内存空间，只有在 Major GC 的时候才会进行清理，每次 GC 都会触发“Stop-The-World”。内存越大，STW 的时间也越长，所以内存也不仅仅是越大就越好。由于复制算法在对象存活率较高的老年代会进行很多次的复制操作，效率很低，所以老年代这里采用的是标记-整理算法。
除了上述所说，在内存担保机制下，无法安置的对象会直接进到老年代，以下几种情况也会进入老年代。
- （1）大对象：大对象指需要大量连续内存空间的对象，这部分对象不管是不是“朝生夕死”，都会直接进到老年代。这样做主要是为了避免在 Eden 区及2个 Survivor 区之间发生大量的内存复制。当你的系统有非常多“朝生夕死”的大对象时，得注意了。
- （2）长期存活对象： 虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。正常情况下对象会不断的在 Survivor 的 From 区与 To 区之间移动，对象在 Survivor 区中没经历一次 Minor GC，年龄就增加1岁。当年龄增加到15岁时，这时候就会被转移到老年代。当然，这里的15，JVM 也支持进行特殊设置。
- （3）动态对象年龄： 虚拟机并不重视要求对象年龄必须到15岁，才会放入老年区，如果 Survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总合大于 Survivor 空间的一半，年龄大于等于该年龄的对象就可以直接进去老年区，无需等你“成年”。这其实有点类似于负载均衡，轮询是负载均衡的一种，保证每台机器都分得同样的请求。看似很均衡，但每台机的硬件不通，健康状况不同，我们还可以基于每台机接受的请求数，或每台机的响应时间等，来调整我们的负载均衡算法。
5 GC是什么时候触发的
GC分为两种：Major GC（或称为Full GC）和minor GC，老年代采用标记-整理算法的Major GC，新生代采用复制算法的minor GC。新生代是GC收集垃圾的频繁区域。
在最近几个版本的JDK里默认包括了对永生带即方法区的回收（JDK8中无永生带了），出现Full GC的时候经常伴随至少一次的Minor GC,但非绝对的。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。下边看看有那种情况触发JVM进行Full GC及应对策略。
Minor GC触发条件：
一般情况下，当新对象生成，并且在Eden区申请空间失败时，就会触发触发Minor GC。
Full GC触发条件：
（1）System.gc()方法的调用
此方法的调用是建议JVM进行Full GC,虽然只是建议而非一定,但很多情况下它会触发 Full GC,从而增加Full GC的频率,也即增加了间歇性停顿的次数。强烈影响系建议能不使用此方法就别使用，让虚拟机自己去管理它的内存，可通过通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI（Java远程方法调用）调用System.gc。
（2）老年代空间不足
老年代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象，当执行Full GC后空间仍然不足，则抛出如下错误： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space为避免以上两种状况引起的Full GC，调优时应尽量做到让对象在Minor GC阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间及不要创建过大的对象及数组。
（3）方法区空间不足
JVM规范中运行时数据区域中的方法区，在HotSpot虚拟机中又被习惯称为永生代或者永生区，Permanet Generation中存放的为一些class的信息、常量、静态变量等数据，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，Permanet Generation可能会被占满，在未配置为采用CMS GC的情况下也会执行Full GC。如果经过Full GC仍然回收不了，那么JVM会抛出如下错误信息：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space。
为避免Perm Gen占满造成Full GC现象，可采用的方法为增大Perm Gen空间或转为使用CMS GC。
（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
如果发现统计数据说之前Minor GC的平均晋升大小比目前old gen剩余的空间大，则不会触发Minor GC而是转为触发full GC
