java和c++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的高墙，墙外的人想进去，墙里的人想出来。
为什么需要GC
如今的内存动态分配与内存回收技术已经想当成熟，一切看起来进入了“自动化”的时代，那我们为什么还需要了解垃圾收集和内存分配呢？理由主要如下：
- 排查各种内存溢出，内存泄漏的问题
- 使系统达到更高的并发
上一篇文章提到的java运行时区域的各个部分，其中程序计数器，JVM栈，本地方法栈这3个区域随线程而生，随线程而灭，栈中的frame随着方法的进出执行入栈和出栈的操作。这几个区域内存分配和回收具有确定性，当方法和线程结束时，内存自然就回收了。
但是java堆和方法区则具有明显的不确定性：一个接口的多个实现类的内存可能会不一样，一个方法执行的不同分支所需的内存也可能不一样，只有处于运行期间，才能知道程序究竟会创建哪些对象，创建多少对象，这个部分的内存分配和回收是动态的。垃圾收集器关注的正是这部分内存的管理问题。
对象的存活问题
在堆中存放这几乎所有的对象实例，垃圾收集器在对heap进行回收前，首先要确定这些对象中哪些“存活”，哪些已经“死去”。
- 引用计数算法：在对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值加1；当引用失效时，计数器值减1；任何时刻计数器为0的对象是不可能再被使用的。(java主流的VM中没有使用这种方式来管理内存，因为它很难解决对象之间相互循环引用的问题)
- 可达性分析算法：当前主流的商用程序语言的内存管理子系统，都是通过可达性分析(reachability analysis)算法来判断对象是否存活的。基本思路：通过一系列称为”GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”，如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，即不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。
上面两种方法都提到了引用的概念，JDK1.2之前的定义：如果reference类型的数据中存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，就称该reference数据是代表某块内存、某个对象的引用。在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用和虚引用，这4种引用强度依次减弱。
GC算法
当前商业虚拟机的垃圾收集器，大多数都遵循了“分代收集(Generational Collection)”的理论进行设计，它建立在2个分代假说之上：
- 弱分代假说(Weak Generational Hypothesis):绝大多数对象都是朝生夕灭的
- 强分代假说(Strong Generational Hypothesis):熬过越多次的GC过程的对象就越难消亡
把分代收集理论放到现在商用的java虚拟机中，设计者一般至少把java堆分为新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation)。在新生代中，每一次垃圾收集都发现大量的对象死去，而每次回收后存活的少量对象，将会逐步放到老年代中存放。但是对象之间会存在跨代引用：如果新生代的对象被老年代引用，为了找出该区域中的存活对象，不得不在固定的GC roots之外，额外遍历整个老年代所有对象来确保可达性分析结果的正确性。但这无疑会为内存回收带来很大的性能负担。为了解决这个问题，就需要对分代收集理论添加第三条经验法则：
- 跨代引用假说(Intergenerational reference hypothesis):跨代引用相对于同代引用来说仅占极少数
以上的是内存空间的分类：总体分为新生代和老年代两类，新生代又被分为两个区域(Eden,Survivor(to/form))
标记-清除
标记-清除的算法最简单，主要是标记出来需要回收的对象，然后把这些对象在内存的信息清除，但是会带来大量的内存碎片。
标记-压缩
有的时候也叫标记-清除-压缩，这个算法是在标记-清除的算法基础之上进行剪切操作，将存活对象压缩在一起，减小内存碎片。由于压缩需要时间，会对GC收集的时间有影响。
标记-复制
这个算法是把内存分配为两个空间，一个空间(A)用来负责装载正常的对象信息，另一个内存空间(B)用来GC。每一次把空间A存活的对象全部复制到空间B里面，再一次性把A删除。这个算法需要内存较大，内存利用率较低，适用于短期生存的对象。
