java语言最大的特点就是可以进行自动垃圾回收处理，无需开发人员过于关注系统资源的释放情况。自动垃圾收集虽然大大减轻了开发人员的工作量，但同时也增加了软件系统的负担。一个不合适的垃圾回收方法和策略会对系统造成不良影响。

1.垃圾与回收算法思想

引用计数法：

引用计数法是最经典也是最古老的的一种垃圾回收方法，引用计数器的实现很简单，对于一个对象A，只要任何一个对象引用了A，则A的计数器上就加1，当引用失效就减1，当A的引用计数器值为0时，则A就不会再被引用。

引用计数器的实现也很简单，但是有一个严重的问题，即无法处理相互引用的情况。就比如A对象引用了B对象，同时B对象也引用的A对象，除此之外在没有其他对象应用A和B，则A和B引用计数器的值都不为0，但是A和B均不会再被使用，这样就导致不能回收到A和B对象，引起内存泄露。

标记-清除算法：

标记清除算法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记清除算法把垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点可达的对象。因此未标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后在清除阶段，清除所有未被标记的对象。标记-清除算法最大的一个问题就是空间碎片。以为回收后的空间是不连续的，工作效率低于连续的内存空间。

复制算法：

复制算法是一种相对高效的回收方法。它的核心思想是：将原有的内存空间分成两块，每次只使用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存块角色，完成垃圾回收。在JVM新生代中survivor中使用了复制算法进行垃圾回收。如果系统中的垃圾对象很多，复制算法需要复制的存活对象数量并不会太大，因此在垃圾回收时，复制算法的效率是很高的。且复制是统一将存活对象复制到新的内存区域中，因此不会产生空间碎片。

标记-压缩算法：

复制算法的高效性是建立在垃圾对象多，存活对象少的前提下。这种情况年轻代经常发生，但是对于老年代往往是存活对象多，垃圾对象少，在这种情况下复制的成本也将很高，因此复制算法并不适合老年代垃圾回收。

标记-压缩算法是一种老年代的垃圾回收算法，它在标记-清除算法的基础上做了一些优化。标记-压缩算法首先也是需要从跟节点开始，对所有可达对象做一次标记，然后将所有存活对象压缩到内存的一端，然后清除掉边界外的所有空间。这种算法避免了碎片的产生，也不需要两个相同的内存空间，因此性价比较高。

增量算法：

对大部分垃圾回收算法而言，在垃圾回收的过程中，应用系统软件处于一种“Stop the World”的状态。在“Stop the World”状态下应用程序的所有线程都会挂起，暂停一切正常的工作，等待垃圾回收的完成。如果垃圾回收时间很长，应用系统暂停时间也会很长，影响用户体验。

增量算法的基本思想是如果一次性将所有垃圾进行处理，需要造成系统长时间的停顿，那么可以让垃圾收集和应用程序交替止执行。每次，垃圾收集之回收一小片内存区域，接着切换到应用程序执行。如此反复直到垃圾回收完成。这种间断式的垃圾收集虽然减小了应用系统的等待时间，但是由于线程的切换和上下文替换的消耗，会使得垃圾回收的整体成本升高。

分代：

前面介绍的复制、标记-清除、标记-压缩等算法，并没有一种算法可以完全替换其他算法。它们都有各自的优缺点。因此根据垃圾回收对象的特点不同，使用不同的回收算法才是明智之举。

分代就是基于这种思想，它将内存区域根据对象的特点分成不同的内存区域，根据每块区域对象的特征不同使用不同的回收算法，以提高工作效率。

2.垃圾收集器的类型

按线程数分：

串行：一次只使用一个线程继续垃圾回收。

并行：一次开启多个线程进行垃圾回收。在cup能力较强时使用并行可以提高垃圾收集效率，缩短GC停顿时间。

按工作模式分：

并发式：并发式垃圾收集器与应用系统交替工作，以尽可能减少应用系统的停顿时间。

独占式：独占式垃圾收集器一旦运行“Stop the World”就停止应用程序运行，直到垃圾收集完全接受，才允许应用程序执行。

按工作内存区间分：

新生代垃圾收集器：只在新生代工作。

老年代垃圾收集器：只在老年代工作。

3.垃圾收集器

新生代串行收集器：单线程、独占式、复制算法；单CPU处理器时性能优越。

老年代串行收集器：单线程、独占式、标记-压缩算法；

并行收集器：工作在新生代、将新生代串行收集器多线程化，回收策略、算法、参数和新生产串行收集器一样。

新生代并行收集器：和并行收集器一样，但是可以设置“最大垃圾收集停顿时间”和“吞吐量大小”。自适应GC条件策略。

老年代并行收集器：标记-压缩算法，可以设置“最大垃圾收集停顿时间”和“吞吐量大小”。

CMS收集器：并发、标记、清除

G1收集器：标记压缩算法，可以进行精确停顿控制（在M时间内，停顿时间不超过N），预期优于CMS收集器。