JVM垃圾回收
垃圾回收的方式
如果一个或多个对象没有其他引用指向它，则此时这个对象就是垃圾，并可能会被垃圾回收器回收。回收的方式主要有两种：
（1）引用计数法
一个对象被引用一次，则在其对象引用头上增加一次引用次数，当引用次数为0时，该对象可被回收。该方法主要有以下优点：
1）运行时引用计数器为0时，直接可以回收，无需等到内存不够的时候；
2）垃圾回收过程中，应用不需要被挂起，当申请内存时出现内存不够的情况，直接报OOM错误；
3）更新引用计数器时，只会影响该对象，不会影响别的对象。
但也存在一些缺点：
1）每次引用更新时，都会更新引用计数器，会造成一定的时间开销；
2）在内存够用时，仍需要更新引用计数器，这样会浪费CPU资源；
3）可能会导致循环引用问题，造成内存泄露，具体例子如下：
上图中代码a、b对象在创建时分别引用自己所创建的内存，然后执行到a.instance=b和b.instance=a时a会引用b、b会引用a，此时a、b对象的引用计数器均为2，引用结构图如下：
当a、b置为null时，a和b的引用计数器都会减1，此时由于结构图如下：
虽然a、b均为null，但由于引用计数器不为0，因此a、b不会被回收。
（2）可达性分析
从初始存活集合GC Roots出发，探索所有能够被该集合引用到的对象，并将其加入到该集合中，这个过程我们也称之为标记（mark）。
对于未被探索到的对象，首先检查该对象是否执行了finalize方法，若未执行，则先执行该方法，并在执行后GC再次判断该对象是否可达，若不可达则进行回收，反之则不回收。
可以作为GC Roots的对象：
1）虚拟机栈即栈帧中的本地变量表中引用的对象，如下图中demo对象
2）方法区中类静态属性引用的对象，如下图中a对象
3）方法区中常量引用的对象，如下图中的a对象
4）本地方法栈中JNI，即Native方法引用的对象。
JVM垃圾算法
标记清除算法
该算法首先使用可达性分析算法找到需要回收的对象并进行标记，完成标记后对这些对象进行回收，一般没有从GC Roots节点引用的对象都会被删除，如图所示：
但该算法效率较低，在标记和清除时都需要遍历所有对象，且在GC时需要暂停应用程序，这对交互性要求较高的应用来说体验感很差。同时用于被回收的对象可能存在于内存各个角落，因此清理出来的内存不一定是连贯的，可能导致内存碎片的出现。
复制算法
将内存分成大小相同的两部分，在垃圾回收时，先进行标记并将存活的对象移动到另一块内存中，并清理这一块内存，完成清理后这两块内存交换角色。该算法适用于垃圾较多的场景，因为这样存活的对象较少，移动的次数就比较少。
该算法的优点是垃圾较多时，效率较高，同时不会产生碎片，但缺点是同一时刻只能用其中一块内存，内存使用率较低。
标记整理算法
该算法是标记清理算法的升级版，首先和标记清理算法一样，标记出存活对象，然后将存活的对象移动到内存的一端，并清理掉边界以外的垃圾，从而解决了碎片的问题。该算法的优点是解决了内存碎片的问题，但在标记的基础上，需要对存活的对象进行移动，因此效率有一定的影响。
分代收集算法
在Java8中，堆被分为新生代和老年代两部分，其大小比为1:2，而新生代又被分为eden、from、to三部分，大小比为8:1:1。分代收集算法的机制如下：
（1）在初始时，对象被分配到eden区；
（2）eden区内存不够时，标记eden和from中存活的对象，并采用复制算法将存活的对象复制到to区域；
（3）回收eden、from两区域中现阶段未存活的对象；
（4）回收完成后继续在eden区分配对象，当其空间不足时，标记eden、to区域中存活的对象，并将这些对象复制到from区
（5）当from、to区域的对象经过多次垃圾回收（一般15次）后未被回收，则会晋升老年代，from、to区域不足或对象较大时可能提前晋升。
对于不同的分代，回收的算法不一样，Minor GC发生在新生代的垃圾回收，需要STW，即Stop The World，暂停所有应用进程，等待垃圾回收完成；Major GC发生在老年代的垃圾回收；Mixed GC是新生代和老年代部分垃圾回收，G1垃圾回收器持有；Full GC是新生代和老年代全部垃圾回收，暂停时间长，应尽量避免。
垃圾回收器分类
串行垃圾回收器
分为Serial和Serial Old算法，其中Serial用于新生代垃圾的回收，采用复制算法；Serial Old用于老年代垃圾回收，采用标记整理算法。垃圾回收时只有一个线程工作，Java应用程序中其他线程都要STW，直至回收完成。
并行垃圾回收器
分为Parallel New和Parallel Old，前者用于新生代垃圾的回收，采用复制算法；后者用于老年代垃圾回收，采用标记整理算法。垃圾回收时多个线程工作，Java应用程序中其他线程都要STW，直至回收完成。该垃圾回收器是Java8默认的垃圾回收器。
CMS垃圾回收器
又被成为并发垃圾回收器，全称为Concurrent Mark Sweep，是一款并发的、使用标记清除算法的垃圾回收器，用于对老年代垃圾的回收。采用该垃圾回收器对垃圾进行回收时，主要分为以下4个步骤：
（1）初始标记：从CG Roots出发标记可以直达的对象，这一阶段需要STW；
（2）并发标记：从上一阶段标记的对象出发，遍历所有的对象，标记所有可达的对象，这一阶段用户线程与垃圾线程并发执行；
（3）重新标记：在上一阶段，由于用户线程继续执行程序，因此对象的可达性可能发生变化，因此需要重新进行标记，该阶段需要短暂的STW；
（4）并发清除：清除未被标记的对象，回收它们占用的空间。
该算法具有并发收集、低停顿的优点，但也存在一些缺点：
（1）该算法使用标记清除算法，会产生碎片；
（2）该算法的并发能力依赖于CPU性能，并发回收时垃圾收集线程可能会抢占用户线程的资源，导致用户程序性能下降；
（3）并发清除阶段，用户线程依然在运行，会产生所谓的理"浮动垃圾"，本次垃圾收集无法处理浮动垃圾，必须到下一次垃圾收集才能处理。如果浮动垃圾太多，会触发新的垃圾回收，导致性能降低。
G1垃圾回收器
G1将堆分为多个大小相等的Region，即区域，每个区域都可扮演eden、Survivor、老年代的角色，同时包含了存放大对象的Humongous区域，当对象超过Region大小的一半时则会被放到Humongous区域，每个Region大小可通过-XX:G1HeapRegionSize设定，大小为1-32MB，且为2的整数幂，G1把大多数Humongous视作老年代。
eden、Survivor、老年代间的对象移动和分代收集发一致，只是对于Survivor和eden都需要回收时，使用复制算法将这两个区域存活的对象复制到新的Survivor区，较老的对象晋升到老年代。
当老年代的对象占比超过阈值（一般为45%）时，触发并发标记，找到堆中的垃圾对象，该阶段垃圾回收线程与应用线程并发执行，不会导致应用进程停止。
在并发标记完成后，进行混合收集，G1会计算出哪些区域回收价值高，优先回收这些区域（一般是包含垃圾最多的区域），这种回收方式包括了部分新生代区域和老年代区域。选择回收成本低而收益高的区域进行回收，可以提高回收效率和减少停顿时间。
由于G1使用了复制算法，因此解决了CMS中的碎片问题。
各类引用的区别
强引用
指代码间普遍存在的赋值引用关系，只要引用关系还存在，垃圾回收器就不会回收这些被引用的对象。
软引用
是用来描述一些还有用，但非必须的对象。只被软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收，如果这次回收还没有足够的内存， 才会抛出内存溢出异常，一般使用SoftReference实现软引用。
弱引用
弱引用的对象只能生存到下一次垃圾回收启动时，无论内存是否充足，当垃圾回收器启动后，弱引用的对象都会被回收，一般使用WeekReference实现弱引用。
虚引用
必须配合引用队列使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由Reference Handler线程调用虚引用相关方法释放直接内存，使用PhantomReference类来实现虚引用。
