近期梳理了GC垃圾收集算法，总结归纳为以下几种：
一、分代收集算法
1、标记-清除算法(mark-sweep)
基本概念
以下是我梳理的三个基本概念：
第一是mutator和collector，这两个名词经常在垃圾收集算法中出现，collector指的就是垃圾收集器，而mutator是指除了垃圾收集器之外的部分，比如说我们应用程序本身。mutator的职责一般是NEW(分配内存),READ(从内存中读取内容),WRITE(将内容写入内存)，而collector则就是回收不再使用的内存来供mutator进行NEW操作的使用。
第二个基本概念是关于mutator roots(mutator根对象),mutator根对象一般指的是分配在堆内存之外，可以直接被mutator直接访问到的对象，一般是指静态/全局变量以及Thread-Local变量(在Java中，存储在java.lang.ThreadLocal中的变量和分配在栈上的变量 - 方法内部的临时变量等都属于此类).
第三个基本概念是关于可达对象的定义，从mutator根对象开始进行遍历，可以被访问到的对象都称为是可达对象。这些对象也是mutator(你的应用程序)正在使用的对象。
算法原理
标记-清除算法分为两个阶段，标记(mark)和清除(sweep).
在标记阶段，collector从mutator根对象开始进行遍历，对从mutator根对象可以访问到的对象都打上一个标识，一般是在对象的header中，将其记录为可达对象。
而在清除阶段，collector对堆内存(heap memory)从头到尾进行线性的遍历，如果发现某个对象没有标记为可达对象-通过读取对象的header信息，则就将其回收。
缺点
标记-清除算法的比较大的缺点就是垃圾收集后有可能会造成大量的内存碎片，像上面的图片所示，垃圾收集后内存中存在三个内存碎片，假设一个方格代表1个单位的内存，如果有一个对象需要占用3个内存单位的话，那么就会导致Mutator一直处于暂停状态，而Collector一直在尝试进行垃圾收集，直到Out of Memory。
2、复制算法
概述
复制算法将内存划分为两个区间，在任意时间点，所有动态分配的对象都只能分配在其中一个区间（称为活动区间），而另外一个区间（称为空闲区间）则是空闲的，复制算法比较适合用于存活率低的内存区域，所以新生代是采用复制算法。
算法原理
它将内存区域划分为三块：Eden：From Survivor：To Survivor = 8:1：1；
GC开始前：对象只会存于Eden和From Survivor区域，To Survivor【保留空间】为空；
GC进行时：Eden区所有存活的对象都被复制到To Survivor区，而From Survivor区中，仍存活的对象会根据它们的年龄值决定去向。 注：年龄值达到年龄阈值(默认15是因为对象头中年龄战4bit，新生代每熬过一次垃圾回收，年龄+1)，则移到老年代，没有达到则复制到To Survivor。
为什么新生代采用复制算法
原因是每次垃圾收集都能发现大批对象已死, 只有少量存活. 因此选用复制算法, 只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集
3、标记/整理算法
概述
标记/整理算法与标记/清除算法非常相似，它也是分为两个阶段：标记和整理。下面LZ给各位介绍一下这两个阶段都做了什么。
标记：它的第一个阶段与标记/清除算法是一模一样的，均是遍历GC Roots，然后将存活的对象标记。
整理：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收。因此，第二阶段才称为整理阶段。
标记/整理算法不仅可以弥补标记/清除算法当中，内存区域分散的缺点，也消除了复制算法当中，内存减半的高额代价，它是为了解决标记-清除算法二产生的内存粹片问题而诞生；
为什么老年代采用-标记整理算法
因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保, 就必须采用“标记—清理”或“标记—整理” 算法来进行回收, 不必进行内存复制, 且直接腾出空闲内存。
二、分区收集算法
分区算法则将整个堆空间划分为连续的不同小区间, 每个小区间独立使用, 独立回收. 这样做的好处是可以控制一次回收多少个小区间 , 根据目标停顿时间, 每次合理地回收若干个小区间(而不是整个堆), 从而减少一次 GC 所产生的停顿通过垃圾收集器回收【eg：G1收集器】
三、枚举根节点算法
问题来源
1、如果方法区几百兆，一个个检查里面的引用，将耗费大量资源；
2、在分析时，需保证这个对象引用关系不再变化，否则结果将不准确；
因此GC进行时需停掉其它所有java执行线程(Sun把这种行为称为‘Stop the World’)，即使是号称几乎不会停顿的CMS收集器，枚举根节点时也需停掉线程.
解决方案
实际上当系统停下来后JVM不需要一个个检查引用，而是通过OopMap数据结构【HotSpot的叫法】来标记对象引用,OopMap可以帮助HotSpot快速且准确完成GC Roots枚举以及确定相关信息；
疑问点
OopMap可以帮助HotSpot快速且准确完成GC Roots枚举以及确定相关信息。但是也存在一个问题，可能导致引用关系变化。
解决措施
HotSpot中GC不是在任意位置都可以进入，而只能在safepoint处进入。 GC时对一个Java线程来说，它要么处在safepoint,要么不在safepoint。
afepoint不能太少，否则GC等待的时间会很久
safepoint不能太多，否则将增加运行GC的负担
四、空间分配担保
在执行Minor GC前, VM会首先检查老年代是否有足够的空间存放新生代尚存活对象, 由于新生代使用复制收集算法, 为了提升内存利用率, 只使用了其中一个Survivor作为轮换备份, 因此当出现大量对象在Minor GC后仍然存活的情况时, 就需要老年代进行分配担保, 让Survivor无法容纳的对象直接进入老年代, 但前提是老年代需要有足够的空间容纳这些存活对象. 但存活对象的大小在实际完成GC前是无法明确知道的, 因此Minor GC前, VM会先首先检查老年代连续空间是否大于新生代对象总大小或历次晋升的平均大小, 如果条件成立, 则进行Minor GC, 否则进行Full GC(让老年代腾出更多空间). 然而取历次晋升的对象的平均大小也是有一定风险的, 如果某次Minor GC存活后的对象突增,远远高于平均值的话,依然可能导致担保失败(Handle Promotion Failure, 老年代也无法存放这些对象了), 此时就只好在失败后重新发起一次Full GC(让老年代腾出更多空间).
五、永久代-方法区回收
在方法区进行垃圾回收一般”性价比”较低, 因为在方法区主要回收两部分内容: 废弃常量和无用的类. 回收废弃常量与回收其他年代中的对象类似, 但要判断一个类是否无用则条件相当苛刻:
该类所有的实例都已经被回收, Java堆中不存在该类的任何实例; 该类对应的Class对象没有在任何地方被引用(也就是在任何地方都无法通过反射访问该类的方法); 加载该类的ClassLoader已经被回收. 但即使满足以上条件也未必一定会回收, Hotspot VM还提供了-Xnoclassgc参数控制(关闭CLASS的垃圾回收功能). 因此++在大量使用动态代理、CGLib等字节码框架的应用中一定要关闭该选项, 开启VM的类卸载功能,以保证方法区不会溢出++.
