一：概述说起垃圾回收（garbage collection，gc），很多人就会自然而然地把它和java联系起来。在java中，程序员不需要去关心内存动态分配和垃圾回收的问题，顾名思义，垃圾回收就是释放垃圾占用的空间，这一切都交给了jvm来处理。本文主要解答三个问题：
1、哪些内存需要回收？（哪些对象可以被看做是”垃圾“）
2、如何回收？（常用的垃圾回收算法）
3、使用什么工具回收？（垃圾收集器）
二、jvm垃圾判定算法常用的垃圾判定算法包括：引用计数算法，可达性分析算法。
1、引用计数算法java中是通过引用来和对象进行关联的，也就是说如果要操作对象，必须通过引用来进行。给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的，即表示该对象可视为”垃圾“被回收。
引用计数器算法实现简单，效率高；但是不能解决循环引用问问题（a 对象引用b 对象，b 对象又引用a 对象，但是a,b 对象已不被任何其他对象引用），同时每次计数器的增加和减少都带来了很多额外的开销，所以在jdk1.1 之后，这个算法已经不再使用了。代码：
public class main { public static void main(string[] args) { mytest test1 = new mytest(); mytest test2 = new mytest(); test1.obj = test2; test2.obj = test1;//test1与test2存在相互引用 test1 = null; test2 = null; system.gc();//回收 } } class mytest{ public object obj = null; }
虽然最后将test1和test2赋值为null，也就是说test1和test2指向的对象已经不可能再被访问，但是由于它们互相引用对方，导致它们的引用计数都不为0，那么垃圾收集器就永远不会回收它们。运行程序，从内存分析看到，事实上这两个对象的内存被回收，这也说明了当前主流的jvm都不是采用的引用计数器算法作为垃圾判定算法的。
2、可达性分析算法（根搜索算法）根搜索算法是通过一些“gc roots”对象作为起点，从这些节点开始往下搜索，搜索通过的路径成为引用链
（reference chain），当一个对象没有被gc roots 的引用链连接的时候，说明这个对象是不可用的。
gc roots 对象包括：
a) 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中的引用的对象。
b) 方法区域中的类静态属性引用的对象。
c) 方法区域中常量引用的对象。
d) 本地方法栈中jni（即一般说的native方法）的引用的对象。
在可达性分析算法中，不可达的对象，也并非是“非死不可”的，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：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并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否需要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“不需要要执行”。注意任何对象的finalize()方法只会被系统自动执行1次。
如果这个对象被判定为需要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做f-queue的队列之中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的finalizer线程去执行它。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待它运行结束，这样做的原因是，如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢，或者发生了死循环，将很可能会导致f-queue队列中其他对象永久处于等待，甚至导致整个内存回收系统崩溃。因此调用finalize()方法不代表该方法中代码能够完全被执行。
finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后gc将对f-queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，譬如把自己（this关键字）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那在第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合；如果对象这时候还没有逃脱，那基本上它就真的被回收了。从如下代码中我们可以看到一个对象的finalize()被执行，但是它仍然可以存活。
/** * 此代码演示了两点： * 1.对象可以在被gc时自我拯救。 * 2.这种自救的机会只有一次，因为一个对象的finalize()方法最多只会被系统自动调用一次 */ public class finalizeescapegc { public static finalizeescapegc save_hook = null; public void isalive() { system.out.println("yes, i am still alive :)"); } @override protected void finalize() throws throwable { super.finalize(); system.out.println("finalize mehtod executed!"); finalizeescapegc.save_hook = this; } public static void main(string[] args) throws throwable { save_hook = new finalizeescapegc(); //对象第一次成功拯救自己 save_hook = null; system.gc(); //因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它 thread.sleep(500); if (save_hook != null) { save_hook.isalive(); } else { system.out.println("no, i am dead :("); } //下面这段代码与上面的完全相同，但是这次自救却失败了 save_hook = null; system.gc(); //因为finalize方法优先级很低，所以暂停0.5秒以等待它 thread.sleep(500); if (save_hook != null) { save_hook.isalive(); } else { system.out.println("no, i am dead :("); } } }
运行结果：
finalize mehtod executed! yes, i am still alive :) no, i am dead :(
从运行结果可以看出，save_hook对象的finalize()方法确实被gc收集器调用过，且在被收集前成功逃脱了。
另外一个值得注意的地方是，代码中有两段完全一样的代码片段，执行结果却是一次逃脱成功，一次失败，这是因为任何一个对象的finalize()方法都只会被系统自动调用一次，如果对象面临下一次回收，它的finalize()方法不会被再次执行，因此第二段代码的自救行动失败了。
三、jvm垃圾回收算法常用的垃圾回收算法包括：标记-清除算法，复制算法，标记-整理算法，分代收集算法
1、标记—清除算法（mark-sweep）（dvm 使用的算法）标记—清除算法包括两个阶段：“标记”和“清除”。在标记阶段，确定所有要回收的对象，并做标记。清除阶段紧随标记阶段，将标记阶段确定不可用的对象清除。标记—清除算法是基础的收集算法，标记和清除阶段的效率不高，而且清除后回产生大量的不连续空间，这样当程序需要分配大内存对象时，可能无法找到足够的连续空间。
2、复制算法（copying）复制算法是把内存分成大小相等的两块，每次使用其中一块，当垃圾回收的时候，把存活的对象复制到另一块上，然后把这块内存整个清理掉。复制算法实现简单，运行效率高，但是由于每次只能使用其中的一半，造成内存的利用率不高。现在的jvm 用复制方法收集新生代，由于新生代中大部分对象（98%）都是朝生夕死的，所以两块内存的比例不是1:1(大概是8:1)。
3、标记—整理算法（mark-compact）标记—整理算法和标记—清除算法一样，但是标记—整理算法不是把存活对象复制到另一块内存，而是把存活对象往内存的一端移动，然后直接回收边界以外的内存。标记—整理算法提高了内存的利用率，并且它适合在收集对象存活时间较长的老年代。
4、分代收集（generational collection）分代收集是根据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。
四、垃圾收集器如果说垃圾收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。上面说过，各个平台虚拟机对内存的操作各不相同，因此本章所讲的收集器是基于jdk1.7update14之后的hotspot虚拟机。这个虚拟机包含的所有收集器如图：
1、serial收集器serial收集器是最基本、发展历史最悠久的收集器，曾经（在jdk 1.3.1之前）是虚拟机
新生代收集的唯一选择。大家看名字就会知道，这个收集器是一个单线程的收集器，但它
的“单线程”的意义并不仅仅说明它只会使用一个cpu或一条收集线程去完成垃圾收集工作，
更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。
2、parnew收集器parnew收集器其实就是serial收集器的多线程版本，除了使用多条线程进行垃圾收集之
外，其余行为包括serial收集器可用的所有控制参数（例如：-xx：survivorratio、-xx：
pretenuresizethreshold、-xx：handlepromotionfailure等）、收集算法、stop the world、对
象分配规则、回收策略等都与serial收集器完全一样，在实现上，这两种收集器也共用了相
当多的代码。
3、parallel scavenge收集器
parallel scavenge收集器的特点是它的关注点与其他收集器不同，parallel scavenge收集器的目标是达到一个可控制的吞吐量（throughput）。所谓吞吐量就是cpu用于运行用户代码的时间与cpu总消耗时间的比值，即吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）。由于与吞吐量关系密切，parallel scavenge收集器也经常称为“吞吐量优先”收集器。
4、serial old收集器serial old是serial收集器的老年代版本，它同样是一个单线程收集器，使用“标记-整理”算法。这个收集器的主要意义也是在于给client模式下的虚拟机使用。如果在server模式下，那么它主要还有两大用途：一种用途是在jdk 1.5以及之前的版本中与parallel scavenge收集器搭配使用[1]，另一种用途就是作为cms收集器的后备预案，在并发收集发生concurrentmode failure时使用。
5、parallel old收集器parallel old是parallel scavenge收集器的老年代版本，使用多线程和“标记-整理”算法。
这个收集器是在jdk 1.6中才开始提供的。
6、cms收集器
cms（concurrent mark sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。目前很大一部分的java应用集中在互联网站或者b/s系统的服务端上，这类应用尤其重视服务的响应速度，希望系统停顿时间最短，以给用户带来较好的体验。
运作过程分为4个步骤，包括：
a)初始标记（cms initial mark）
b)并发标记（cms concurrent mark）
c)重新标记（cms remark）
d)并发清除（cms concurrent sweep）
cms收集器存在3个缺点：
1 对cpu资源敏感。一般并发执行的程序对cpu数量都是比较敏感的
2 无法处理浮动垃圾。在并发清理阶段用户线程还在执行，这时产生的垃圾无法清理。
3 由于标记-清除算法产生大量的空间碎片。
7、g1收集器
g1是一款面向服务端应用的垃圾收集器。
g1收集器的运作大致可划分为以下几个步骤：
a)初始标记（initial marking）
b)并发标记（concurrent marking）
c)最终标记（final marking）
d)筛选回收（live data counting and evacuation）
以上就是java虚拟机中回收机制的探究的详细内容。