一篇文章帮你搞定JVM垃圾回收，和面试官扯皮没问题了！

Java垃圾回收机制

垃圾收集GC（Garbage Collection）是Java语言的核心技术之一， 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，这一切都交给了JVM来处理。GC中判定为垃圾的标准，标记垃圾的算法以及回收垃圾的算法。

引用计数法

引用计数法就是给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1；当引用失效，计数器就减 1；任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的，可以当做垃圾收集。这种方法实现起来很简单而且优缺点都很明显。

• 优点 执行效率高，程序执行受影响较小
• 缺点 无法检测出循环引用的情况，导致内存泄露

可达性分析算法

这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证明此对象是不可用的。

第一步：标记 - 清理

垃圾回收的第一步是标记。垃圾回收器此时会找出哪些内存在使用中，还有哪些不是。

标记清除算法

该算法分为“标记”和“清除”两个阶段：标记阶段的任务是标记出所有需要被回收的对象，清除阶段就是回收被标记的对象所占用的空间。它是最基础的收集算法，效率也很高，但是会带来两个明显的问题：

• 效率问题
• 空间问题（标记清除后会产生大量不连续的碎片）

第二步：清除 整理

这一步会删掉标记出的未引用对象。

标记整理算法

为了解决复制算法的缺陷，充分利用内存空间，提出了标记整理算法。该算法标记阶段和标记清除一样，但是在完成标记之后，它不是直接清理可回收对象，而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存。

**整理：**把所有存活对象堆到同一个地方，这样就没有内存碎片了。

第三步：复制

将内存按照容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块用完了，就将还活着的对象复制到另一块上，然后再把使用过的内存空间一次性清理掉

复制算法

为了解决效率问题，我们开发出了复制算法。它可以将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当第一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

简单来说就是该对象分为对象面以及空闲面，对象在对象面上创建，对象面上存活的对象会被复制到空闲面，接下来就可以清除对象面的内存。

这种算法的优缺点也比较明显

• 优点：解决碎片化问题，顺序分配内存简单高效
• 缺点：只适用于存活率低的场景，如果极端情况下如果对象面上的对象全部存活，就要浪费一半的存储空间。

第四步：堆和方法区的垃圾回收

1、方法区的垃圾回收

方法区又叫做永久代。永久代的垃圾回收主要有两部分：废弃常量和无用的类。

首先是废弃常量垃圾回收的一般步骤：

第一步：判定一个常量是否是废弃常量：没有任何一个地方对这个常量进行引用就表示是废弃常量。

第二步：垃圾回收

然后是无用的类垃圾回收的一般步骤

第一步：判定一个类是否是“无用的类”：需要满足下面三个条件

Java堆中不存在该类的任何实例，也就是该类的所有实例都被回收加载该类的ClassLoader已经被回收该类对应的Class对象在任何地方没有引用了，也不能通过反射访问该类的方法。第二步：满足上面三个条件就可以回收了，但不是强制的。

2、Java 堆的垃圾回收：分代回收算法

分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法就是根据具体的情况选择具体的垃圾回收算法。一般将 java 堆分为新生代和老年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

• 新生代：存活对象少、垃圾多
• 老年代：存活对象多、垃圾少

比如在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活几率是比较高的，而且没有额外的空间对它进行分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。

(1)新生代－复制 回收机制

对于新生代区域，由于每次 GC 都会有大量新对象死去，只有少量存活。因此采用 复制 回收算法，GC 时把少量的存活对象复制过去即可。但是从上面我们可以看到，新生代也划分了三个部分比例：Eden：S1：S2=8:1:1。

其中 Eden 意为伊甸园，形容有很多新生对象在里面创建；S1和S2中的S表示Survivor，为幸存者，即经历 GC 后仍然存活下来的对象。

工作原理如下：

1. Eden对外提供堆内存。当 Eden区快要满了，触发垃圾回收机制，把存活对象放入 Survivor A 区，清空 Eden 区；
2. Eden区被清空后，继续对外提供堆内存；
3. 当 Eden 区再次被填满，对 Eden区和 Survivor A 区同时进行垃圾回收，把存活对象放入 Survivor B区，同时清空 Eden 区和Survivor A 区；
4. 当某个 Survivor区被填满，把多余对象放到Old 区；
5. 当 Old 区也被填满时，进行 下一阶段的垃圾回收。

（2）老年代－标记整理 回收机制

老年代的特点是：存活对象多、垃圾少。因此，根据老年代的特点，这里仅仅通过少量地移动对象就能清理垃圾，而且不存在内存碎片化。也就是标记整理的回收机制。既然是标记整理算法，而且老年代内部也不存在着内存划分，所以只需要根据标记整理的具体步骤进行垃圾回收就好了。