参考资料：
https://shuyi.tech/archives/jvm-serial-08-jvm-garbage-collection
https://zhuanlan.zhihu.com/p/112018694
判断哪些是垃圾
现今 Java 虚拟机判断垃圾对象使用的是：GC Root Tracing 算法(根搜索算法)。其大概的过程是这样：从 GC Root 出发，所有可达的对象都是存活的对象，而所有不可达的对象都是垃圾。
通过一系列名为”GCRoots”的对象作为起始点，从这个节点向下搜索，搜索走过的路径称为ReferenceChain,当一个对象到GCRoots没有任何ReferenceChain相连时，则证明这个对象不可用。
其实 GC Root 就是一组活跃引用的集合，这些集合是经过特意筛选出来的，通常包括： - 所有当前被加载的 Java 类 - Java 类的引用类型静态变量 - Java类的运行时常量池里的引用类型常量 - VM的一些静态数据结构里指向GC堆里的对象的引用 - 等等 简单地说，GC Root 就是经过精心挑选的一组活跃引用，这些引用是肯定存活的。那么通过这些引用延伸到的对象，自然也是存活的。
垃圾回收算法
垃圾回收算法简单地说有三种算法：标记清除算法、复制算法、标记整理算法。
标记清除法
在标记阶段，标记所有由 GC Root 触发的可达对象，所有未被标记的对象就是垃圾对象。之后在清除阶段，清除所有未被标记的对象。
标记清除优势
- 标记清除法的特点就是简单直接，速度也非常快，适合存活对象多，需要回收的对象少的场景。
标记清除不足
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1、会造成不连续的内存空间：就像上图清除后的内存区域一样，清除后内存会有很多不连续的空间，这也就是我们常说的空间碎片，这样的空间碎片太多不仅不利于我们下次分配，而且当有大对象创建的时候，我们明明有可以容纳的总空间，但是空间都不是连续的造成对象无法分配，从而不得不提前触发GC。
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2、性能不稳定：内存中需要回收的对象，当内存中大量对象都是需要回收的时候，通常这些对象可能比较分散，所以清除的过程会比较耗时，这个时候清理的速度就会比较慢了。
标记复制法
标记清除法最大问题是会造成空间碎片，同时可回收对象如果太多也会影响其性能，而标记复制法则可以解决这两大问题。标记清除法的关注点在可回收的对象身上，而标记复制法的关注点则放在了存活的对象身上，通过把存活的对象转移到一个新的区域，然后对原区域的对象进行统一清理。
首先它把内存划分出三块区域，一块用于存放新创建的对象叫Eden区，另外两块则用于存放存活的对象分别叫 S1区和S2区。回收的时候会有两种情况，一种是把Eden和S1区的存活对象复制到S2区，第二种是把Eden和S2区的存活对象复制到S1区 ，也就是说S1区和S2这两块区域同时只会有一块使用，通过这种方式保证始终会有一块空白的q区域用于下次GC时存放存活的对象，而且原来的区域不需要考虑保留存活的对象，所以可以直接一次性清除所有对象,这要既简单直接同时也保证了清除的内存区域的内存连续性。
标记复制法的优势：
标记复制法解决了标记清除法的空间碎片问题，并且采用移动存活对象的方式，每次清除针对的都是一整块内存，所以清除可回收对象的效率也比较高，但因为要移动对象所以这里会耗费一部分时间，所以标记复制法效率还是会低于标记清除法。
标记复制法的不足：
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1、会浪费一部分空间：通过上面的图我们也不难发现，总是会有一块空闲的内存区域是利用不到的，这也造成了资源的浪费。
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2、存活对象多会非常耗时：因为复制移动对象的过程是比较耗时的，这个不仅需要移动对象本身，还需要修改使用了这些对象的引用地址，所以当存活对象多的场景会非常耗时，所以标记复制法比较适合存活对象较少的场景。
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3、需要担保机制：因为复制区总会有一块空间的浪费，而为了减少浪费空间太多，所以我们会把复制区的空间分配控制在很小的区间，但是空间太小又会产生一个问题，就是在存活的对象比较多的时候，这时复制区的空间可能不够容纳这些对象，这时就需要借一些空间来保证容纳这些对象，这种从其他地方借内存的方式我们称它为担保机制。
标记整理法
标记整理法分为标记和整理两个阶段，标记阶段会先把存活的对象和可回收的对象标记出来；标记完再对内存对象进行整理，这个阶段会把存活的对象往内存的一端移动，移动完对象后再清除存活对象边界之外的对象。
标记整理法的优势：
- 标记整理法是解决了标记复制法浪费空间、不适合存活对象多场景的短板，又解决了标记清除法空间碎片的短板， 所以对于标记复制法不适合的场景，同时又不能忍受标记清除法的空间碎片问题，就可以考虑标记整理法。
标记整理法的不足：
- 没有任何一种算法是万能的，标记整理法看似解决了很多问题，但它本身存在很严重的性能问题，标记整理法是三种垃圾回收算法中性能最低的一种，因为标记整理法在移动对象的时候不仅需要移动对象，还要额外的维护对象的引用的地址，这个过程可能要对内存经过几次的扫描定位才能完成，同时还有清除对象的空座，既然做的事情这么多那么必然消耗的时间也越多。
垃圾回收算法的适用场景
1、标记清除法
特点： 简单、收集速度快，但会有空间碎片，空间碎片会导致后面的GC频率增加。
适合场景：只有小部分对象需要进行回收的，所以标记清除法比较适用于老年代的垃圾回收，因为老年代一般存活对象会比回收对象要多。
2、标记复制法
特点：收集速度快，可以避免空间碎片，但是有空间浪费，存活对象较多的情况下复制对象的过程等会非常耗时，而且需要担保机制。
适合场景： 只有少量对象存活的场景，这也正是新生代对象的特点，所以一般新生代的垃圾回收器基本都会选择标记复制法。
3、标记整理法
特点： 相对于标记复制法不会浪费内存空间，相对标记清除法则可以避免空间碎片，但是速度比其他两个算法慢。
适合场景： 内存吃紧，又要避免空间碎片的场景，老年代想要避免空间碎片问题的话通常会使用标记整理法。
分代思想 & 分区思想
所谓分代思想，就是根据 JVM 内存的不同内存区域，采用不同的垃圾回收算法。例如对于存活对象少的新生代区域，比较适合采用复制算法。这样只需要复制少量对象，便可完成垃圾回收，并且还不会有内存碎片。而对于老年代这种存活对象多的区域，比较适合采用标记压缩算法或标记清除算法，这样不需要移动太多的内存对象。
分代思想按照对象的生命周期长短将其分为了两个部分（新生代、老年代），但 JVM 中其实还有一个分区思想，即将整个堆空间划分成连续的不同小区间。
每一个小区间都独立使用，独立回收，这种算法的好处是可以控制一次回收多少个区间，可以较好地控制 GC 时间。