一、为什么需要垃圾收集机制？
Java虚拟机的堆里存放这正在运行的java程序所创建的所有对象（new），但是没有明确代码释放它们。垃圾收集就是自动释放不再被程序所使用的对象的过程。
二、垃圾收集器的工作？
（1）当一个对象不再被程序所引用时，它所使用的堆空间可以被回收。释放过程中，垃圾收集器运行将要被释放对象的终结方法finalizer。
（2）处理堆碎块。
三、垃圾回收机制优缺点？
优点：提高用户工作效率；帮助程序保持完整性，避免程序员因错误释放内存导致java虚拟机崩溃。
缺点：加大程序负担，可能影响程序性能，因为java虚拟机必须追踪哪些对象被引用，并且动态终结并释放不再被使用的对象，这比明确释放内存相比，需要更多CPU时间；程序员对释放无用对象缺乏控制。
四、垃圾收集算法？
任何垃圾收集算法必须做两件事：检测垃圾对象（即标记）；回收垃圾对象所使用的堆空间并还给程序（即清除）。
1、标记算法（2种）
（1）引用计数收集器（早期）：
堆中每个对象都有一个引用计数。当一个对象被创建，且指向该对象的引用被分配给一个变量，该对象的引用计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1。当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。所以，此方法中，一个对象被垃圾收集后可能导致后续其他对象的垃圾收集行动。
优点：引用计数收集器可以很快的执行，交织在程序运行中。对程序不被长时间打断的实时环境比较有利。
缺点： 无法检测出循环引用（即两个或者更多对象互相引用）。如父对象有一个对子对象的引用，子对象反过来引用父对象。这样，即使它们已经无法被执行程序的根对象触及，他们的引用计数永远不可能为0。此外，每次引用计数的增加或减少都带来额外开销。
（2）跟踪收集器（现在，标记并清除收集器）：
追踪从根节点开始的对象引用图。在追踪过程中遇到的对象以某种方式打上标记。在对象本身设置标记或用独立的位图设置标记均可。当追踪结束，未被标记的对象就是无法触及的，可以被回收。
2、清除算法（4种）
（1）标记-清除算法
最基础的收集算法。首先标记需要回收的对象，之后统一回收所有被标记的对象。
缺陷：效率低、内存碎片。
（2）复制算法（适用于新生代）
复制收集器。“停止-复制”算法。
将内存平均分为两块A和B，每次使用一块。当A块用完，将还存活的对象复制到B块，然后把A块一次清除。
一般的拷贝收集器算法被称为“停止并拷贝”。堆被分为两个区域，任何时候都只是用其中之一，直到这个区域被耗尽，程序执行中止，堆被遍历，遍历时将活动对象拷贝到另一区域。这样反复“停止并拷贝”。
优点：对象可以在从根对象开始的遍历过程中随着发现而被拷贝，不再有标记和清除的区分，不用再考虑碎片问题。
缺点：内存任何时候只能用一半。此外，每一次收集，所有活动对象都必须被拷贝，对象存活率较高时效率低。
应用：现在采用这种方法回收新生代，因为新生代中98%以上是朝生夕死，所以不需要按照1:1比例划分内存，HotSpot虚拟机按照Eden：Survivor=8:1的比例，这样只浪费1/（1+8）=10%内存。将内存分为一块较大的Eden空间，和两块较小的Survivor空间。每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另一块Survivor，之后清除掉Eden和刚才用过的Survivor。当Survivor不够用时，需要依赖老年代进行分配担保，即如果另一块Survivor没有足够空间，那么这些存活对象将通过分配担保机制进入老年代。
（3）标记-整理算法（适用于老年代）
压缩收集器。标记过程与“标记-清除”算法一样。但不直接对可回收对象清理，把活动的对象越过空闲区滑动到堆的一端，在这个过程中，堆的另一端出现一个大的连续空闲区。也就是说，让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。
（4）分代收集算法（当代商业虚拟机采用）
根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般，把java堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点采用适当的收集算法。新生代使用“复制算法”，老年代使用“标记-清理”或“标记-整理”。
解决简单拷贝收集器浪费效率的问题——每次都把生命周期很长的对象来回拷贝。
把对象按照寿命分组，更多的收集短暂出现的年幼对象。堆被划分为两个或更多子堆，每一个子堆为一代对象服务，最年幼的那一代进行最频繁的垃圾收集。因为大多数对象都是短暂出现的，如果一个对象经历几次垃圾回收仍然存活，则就将改对象转移到寿命更高的一代的子堆中。
优点：应用于拷贝算法，标记并清除算法。提高这些基本的垃圾收集算法的性能。
虚拟机中的共划分为三个代：年轻代、年老代和持久代。
年轻代：分三个区(一个Eden区，两个 Survivor区)。大部分对象在Eden区中生成。当Eden区满时，还存活的对象将被复制到Survivor区（两个中的一个），当这个 Survivor区满时，此区的存活对象将被复制到另外一个Survivor区，当这个Survivor去也满了的时候，从第一个Survivor区复制过来的并且此时还存活的对象，将被复制“年老区(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去过来的对象。而且，Survivor区总有一个是空的。同时，根据程序需要，Survivor区是可以配置为多个，这样可以增加对象在年轻代中的存在时间，减少被放到年老代的可能。
年老代：在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
持久代：用于存放静态文件，如今Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate等。
分代垃圾收集，什么情况下触发垃圾回收？
由于对象进行了分代处理，因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型：
Scavenge GC：一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Scavenge GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到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。
五、终结方法finalize()
终结方法finalize()在垃圾收集器释放对象之前必须执行，且一个对象的finalize方法只执行一次。
（1）垃圾收集器检测出不再被引用的对象（第一遍扫描）；
（2）检测不再被引用的对象是否声明了终结方法；如果时间允许，可能在这个时候垃圾收集过程就着手处理这些存在的终结方法。
（3）执行了所有终结方法之后，垃圾收集器必须从根节点开始再次检测不再被引用的对象（第二次扫描）。因为终结方法可能复活了某些不再被引用的对象，使它们再次被引用。
（4）垃圾收集器释放那些第一次和第二次扫描中均没有被引用的对象。
（5）为了减少释放内存的时间，在扫描到某些对象拥有终结方法和执行终结方法之间，垃圾收集器可以有选择地插入一个步骤：从需要执行终结方法的对象开始，运行一次小型追踪。第一遍扫描不可触及，并且小型追踪也不可触及的对象，不可复活立即释放。
（6）如果一个带有终结方法的对象不再被引用，且其终结方法运行过了，垃圾收集器必须记住。如果这个对象被自己或其他对象的终结方法复活，稍后再次不被引用时，垃圾收集器不能再次执行该对象的终结方法，而应将其作为无终结方法的对象对待。
（7）是垃圾收集器运行对象的终结方法。
------------摘自《深入理解java虚拟机 周志明》和《深入java虚拟机第二版》