一、垃圾回收算法
垃圾回收算法有哪些？
按回收策略方式分：
引用计数（Reference Counting）：每个对象有一个引用计数器，对该对象的引用多1一个，引用计数器加1，反之减1，当应用计数器的值为0时，该对象可以回收。此算法最致命的是无法处理循环引用的问题。
标记-清除（Mark-Sweep）：从根结点开始标记所有被引用的对象，然后遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用，同时会产生内存碎片。
复制（Coping）：此算法把内存分为两个相等的区域，每次只是用其中的一个。垃圾回收时，遍历正在是用的区域，把正在使用的对象复制到另一个区域，然后把当前区域清除。此算法每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”问题。当然，此算法的缺点也是很明显的，就是需要两倍内存空间。
标记-整理（Mark-Compact）：先从根节点开始标记所有被引用的对象，然后遍历整个堆，清除未标记的对象并把存活对象压缩到堆中的一块，按顺序存放。这样既避免了内存碎片问题，又避免了“复制”算法的空间问题。
按分区方式分：
增量收集（Increasemental Collecting）：实时垃圾回收算法，即在应用进行的同时进行回收。
分代收集（Generational Collecting）：基于对象生命周期的回收算法，把对象分为年青代、年老代、持久代，对不同生命周期的对象使用不同的算法。
按系统线程分：
串行收集：使用单线程处理所有垃圾回收工作，适合单处理器机器；
并行收集：使用多线程处理垃圾回收工作，速度快，效率高；
并发收集：前两个垃圾回收工作需要暂停整个运行环境，只有垃圾回收程序在运行，堆越大，暂停时间越长。
如何区分垃圾？
垃圾回收从哪里开始？因为栈是真正进行程序执行的地方，所有要获取哪些对象正在被使用，需要从Java栈开始。同时，一个栈是与一个线程对应的，因此，如果有多个线程的话，则必须对这些线程对应的所有的栈进行检查。除此之外，系统运行时的寄存器，也是存储程序运行数据的。这样，以栈或寄存器中的引用为起点，我们可以找到堆中的对象，接着从这些对象找到堆中其他对象的引用，这种引用逐步扩展，最后以null或者基本类型结束。这样就形成了一颗以Java栈中引用所对应的对象为根结点的一颗对象树，如果栈中有多个引用，则最终会形成多颗对象树。在这些对象树上的对象，都是当前系统运行所需要的对象，不能被垃圾回收。而其他剩余对象，则可以视为无法被引用到的对象，可以被当做垃圾进行回收。因此，垃圾回收的起点是一些根对象：Java栈、静态变量、寄存器等。最简单的Java栈是Java程序执行的main函数，这种回收方式就是标记-清除的回收方式。
如何处理碎片？
由于不同Java对象存活时间是不一定的，因此，在程序运行一段时间以后，如果不进行内存整理，就会出现零散的内存碎片。碎片最直接的问题就是会导致无法分配大块的内存空间，以及程序运行效率降低。所以，在上面提到的基本垃圾回收算法中，“复制”方式和“标记-整理”方式，都可以解决碎片的问题。
如何解决同时存在的对象创建和对象回收问题？
垃圾回收线程是回收内存的，而程序运行线程则是消耗（或分配）内存的，一个回收内存，一个分配内存，从这点看，两者是矛盾的。因此，在现有的垃圾回收方式中，要进行垃圾回收前，一般都需要暂停整个应用（即：暂停内存的分配），然后进行垃圾回收，回收完成后再继续应用。这种实现方式是最直接，而且最有效的解决二者矛盾的方式。
但是这种方式有一个很明显的弊端，就是当堆空间持续增大时，垃圾回收的时间也将会相应的持续增大，对应应用暂停的时间也会相应的增大。一些对相应时间要求很高的应用，比如最大暂停时间要求是几百毫秒，那么当堆空间大于几个G时，就很有可能超过这个限制，在这种情况下，垃圾回收将会成为系统运行的一个瓶颈。为解决这种矛盾，有了并发垃圾回收算法，使用这种算法，垃圾回收线程与程序运行线程同时运行。在这种方式下，解决了暂停的问题，但是因为需要在新生成对象的同时又要回收对象，算法复杂性会大大增加，系统的处理能力也会相应降低，同时，“碎片”问题将会比较难解决。
二、分代垃圾回收
为什么分代？
分代的垃圾回收策略，是基于这样一个事实：不同对象的生命周期是不一样的。在Java程序运行的过程中，会产生大量的对象。有些生命周期比较长。但是还有一些对象，主要是程序运行过程中生成的临时变量，这些对象生命周期会比较短。分代垃圾回收采用分治的思想，进行代的划分，把不同生命周期的对象放在不同代上，不同代上采用最适合它的垃圾回收方式进行回收。
如何分代？
虚拟机中的共划分为三个代：年轻代（Young Generation）、年老点（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。其中持久代主要存放的是Java类的类信息，与垃圾收集要收集的Java对象关系不大。年轻代和年老代的划分是对垃圾收集影响比较大的。
年轻代：
所有新生成的对象都是放在年轻代，年轻代的目标是尽可能快速收集那些生命周期短的对象，年轻代分为三个区：一个Eden区，两个Survivor区。大部分对象在Eden区生成，当该区满了时，其中还存活的对象会被复制到一个Survivor区，当这个Survivor区也满了时，其中还存活的对象会被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor区也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的还存活的对象会被复制到年老去（Tenured）。需要注意，Survivor的两个区是对称的，没先后关系，所以同一个区中可能同时存在从Eden复制过来对象，和从前一个Survivor复制过来的对象，而复制到年老区的只有从第一个Survivor区过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。
年老代：
在年轻代中经历了N次垃圾回收仍然存活的对象会被放到年老代，因此其中存放的都是一些生命周期较长的对象。
持久代：
存放静态文件，如Java类、方法等。它对垃圾回收无显著影响。
什么情况下触发垃圾回收？
GC有两种：Scavenge GC和Full GC。
Scavenge GC：当新对象要生成却无法从Eden获取空间时，就会触发ScavengeGC。对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并把存活对象复制到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。
Full GC：对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个对进行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC：年老代（Tenured）被写满、持久代（Perm）被写满、 System.gc()被显示调用、上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化。
分代垃圾回收：
1.Eden区满了，触发ScavengeGC，将Eden中存活的对象复制到To区，清空Eden。此时，Eden和From为空，To中不为空。
2.Eden区又满了，再次触发ScavengeGC，To区也会被扫描，将Eden和To中存活的对象复制到From区。此时Eden和To为空，From不为空。From中存放着两种对象：1代对象——刚从Eden复制过来的；2代对象——从Eden复制到To然后又复制到From的。
3.Eden区又满了，再次触发ScavengeGC，From区也被扫描。将From区中还存活的2代对象复制到年老区，From区中存活的1代对象复制到To区，Eden中存活的对象复制到To区。此时，Eden和From为空，To和年老区中不为空。年老区中为3代对象——从Eden到To到From再到年老区；To中存放两种对象：1代对象——刚从刚从Eden复制过来的；2代对象——从Eden复制到From然后又复制到To的对象。