记得以前有这样一副动图，用来嘲笑 JVM 的垃圾回收机制，大致的意思就是，JVM 的垃圾回收机制很工业化，但是好像是在做无用功，垃圾回收不彻底（😂）。

C/C++ 虽然需要手动释放内存，但开发者信誓旦旦，认为自己一定能清理得很彻底。那这次，我们就从头到尾来详细地聊一聊 JVM 的垃圾回收机制，看看到底如何。

垃圾回收的概念

垃圾回收（Garbage Collection，GC），顾名思义就是释放垃圾占用的空间，防止内存爆掉。有效的使用可以使用的内存，对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收。

Java 语言出来之前，大家都在拼命的写 C 或者 C++ 的程序，而此时存在一个很大的矛盾，C++ 等语言创建对象要不断的去开辟空间，不用的时候又需要不断的去释放空间，既要写构造函数，又要写析构函数。

构造函数和 Java 中的构造方法类似，用来创建对象，析构函数和 Java 中的 finalize 方法有一点类似，可以在对象被垃圾回收器回收之前执行清理操作，但不推荐，因为 finalize 的执行时机并不确定。

于是，有人就提出，能不能写一段程序实现这块功能，每次创建对象、释放内存空间的时候复用这段代码？

牛人还是多啊，1960 年，基于 MIT 的 Lisp 首先提出了垃圾回收的概念，用于处理 C 语言等不停的析构操作，Java 的垃圾回收机制算是发扬光大了。

Lisp 是一种函数式编程语言，我从官网上截幅图大家感受下。

垃圾判断算法

既然 JVM 要做垃圾回收，就要搞清楚什么是垃圾，什么不是垃圾。通常会有这么几种算法来确定一个对象是否是垃圾，这块也是面试当中常考的一个知识点，大家一定要掌握。

• 引用计数算法
• 可达性分析算法
• 分代收集算法
• 复制算法

引用计数算法

引用计数算法（Reachability Counting）是通过在对象头中分配一个空间来保存该对象被引用的次数（Reference Count）。

如果该对象被其它对象引用，则它的引用计数加 1，如果删除对该对象的引用，那么它的引用计数就减 1，当该对象的引用计数为 0 时，那么该对象就会被回收。

String s = new String("沉默王二");

我们来创建一个字符串，这时候"沉默王二"有一个引用，就是 s。此时 Reference Count 为 1。

然后将 s 设置为 null。

s = null;

这时候"沉默王二"的引用次数就等于 0 了，在引用计数算法中，意味着这块内容就需要被回收了。

引用计数算法将垃圾回收分摊到整个应用程序的运行当中，而不是集中在垃圾收集时。因此，采用引用计数的垃圾收集不属于严格意义上的"Stop-The-World"的垃圾收集机制（随后我们会细讲）。

引用计数算法看似很美好，但实际上它存在一个很大的问题，那就是无法解决循环依赖的问题。来看下面的代码。

public class ReferenceCountingGC {

    public Object instance;  // 对象属性，用于存储对另一个 ReferenceCountingGC 对象的引用

    public ReferenceCountingGC(String name) {
        // 构造方法
    }

    public static void testGC() {
        // 创建两个 ReferenceCountingGC 对象
        ReferenceCountingGC a = new ReferenceCountingGC("沉默王二");
        ReferenceCountingGC b = new ReferenceCountingGC("沉默王三");

        // 使 a 和 b 相互引用
        a.instance = b;
        b.instance = a;

        // 将 a 和 b 设置为 null
        a = null;
        b = null;

        // 这个位置是垃圾回收的触发点
    }
}

代码中创建了两个 ReferenceCountingGC 对象 a 和 b。

然后使它们相互引用。接着，将这两个对象的引用设置为 null，理论上它们会在接下来被垃圾回收器回收。但由于它们相互引用着对方，导致它们的引用计数永远都不会为 0，通过引用计数算法，也就永远无法通知 GC 收集器回收它们。

可达性分析算法

可达性分析算法（Reachability Analysis）的基本思路是，通过一些被称为引用链（GC Roots）的对象作为起点，然后向下搜索，搜索走过的路径被称为（Reference Chain），当一个对象到 GC Roots 之间没有任何引用相连时，即从 GC Roots 到该对象节点不可达，则证明该对象是需要垃圾收集的。

通过可达性算法，成功解决了引用计数无法解决的问题-“循环依赖”，只要你无法与 GC Root 建立直接或间接的连接，系统就会判定你为可回收对象。

在 Java 语言中，可作为 GC Root 的对象包括以下 4 种：

• 虚拟机栈中引用的对象
• 本地方法栈引用的对象
• 类静态变量引用的对象
• 常量引用的对象