Java的垃圾回收机制
在C++中，对每个对象生成时的内存分配，到结束时的内存回收，都是需要程序员来处理的。如果忘记了回收内存，对象所占用内存长期存在，无法回收，就是内存泄露。
内存回收是个很麻烦的问题， 需要程序员很小心的处理，消耗大量精力。对于这同一个问题，C++和Java的处理上截然不同。C++设计者认为，内存的处理如此麻烦，因此一定要程序员自己处理；而Java的设计者认为，内存的处理如此麻烦，因此一定不能让程序员自己处理（所以Java中自带垃圾回收机制）。从我个人的感觉而言，Java的垃圾回收机制让程序员摆脱伤脑筋的内存管理，从而更容易上手。但是深入来看，C++的内存管理更贴近机器处理的内部，所以更能写出高效的代码，相对而言，Java代码的效率要低一些。
在Java进行垃圾回收之前，是需要调用对象的finalize方法进行清除。不过，这并不是个推荐使用的方法。具体可见我的另一篇文章：Java：finalize方法介绍和为什么不要使用它？【存疑】
下面回到我们的话题：Java中垃圾回收器(GC)是如何工作的？
在JVM中有一个GC（Garbage Collection）线程，它在工作时，将一面回收空间，一面使堆中的对象紧凑排列。这样，实现了一种高速的、有无限空间可供分配的堆模型。
我们先来讲一个简单但速度很慢的垃圾回收技术（这种技术常被用来讲解垃圾收集的工作方式，但很少用于实际JVM中）：计数法。
对于每个对象，都有一个引用计数器。当有新引用时，计数器+1； 当引用离开作用域或被置为null时，引用计数-1。而垃圾回收器会在包含全部对象的列表上遍历，当发现某个对象的引用计数为0时，就释放该空间。不过，这个方法有个缺陷：如果对象之前存在循环引用，就会出现“对象应该被回收，但是引用计数不为0”的情况。
在更快的模式中，找到需要回收/存活的对象是另一种技术。这种技术的基本思想是：对于任何“活“的对象，一定能追溯到其存活在堆栈或静态存储区之中的引用。这个引用链条可能穿过好几个对象层次。因此，如果从堆栈和静态存储区开始，遍历所有引用，就能找到所有“活”的对象。这样就解决了“交互引用的对象组”问题——这些对象根本不会被探测到，因此其内存空间被JVM自动回收。
在找到需要垃圾回收/存活的对象之后，有的JVM中使用停止-复制（stop-and-copy）方法。先暂停程序的运行，之后将所有存活的对象从当前堆复制到另一个堆，没有复制的全部是垃圾进行回收。这样做有个缺点：首先，这需要两个堆，GC在这两个堆之间倒腾，需要维护多一倍的空间。而且，对象移动后，所有指向他的引用都必须修正。其次，复制很耗费时间。尤其是系统进入稳定态后，只产生少量垃圾，那么大量复制就不是必要的，反而很浪费时间。另外，这个方法中，垃圾回收动作不是在后台进行，在垃圾回收时程序会被暂停。
这样，有些JVM会进行检查，如果没有新垃圾产生，就自动转入另一种工作模式，一般称为标记-清扫（mark-and-sweep）。这种方法的思路是：在遍历堆栈和静态存储区时，遍历所有引用，找到“存活”的对象。但是，这个过程并进行垃圾回收，而是对每个“存活”的对象进行标记。只有全部标记工作完成之后，清理工作才会开始。在清理过程中，没有标记的对象将被释放，不发生任何复制动作。所以剩下的堆空间是不连续的。GC过希望得到连续的空间的话，就需要重新整理剩下的对象。这种模式一般很慢，但是如果新产生垃圾很少的时候，就很快了。
我们来整理一下思路：
垃圾标记技术有两种：
1. 计数法。缺点：会交互引用的问题。
2. 从堆栈和静态存储空间遍历引用法。
第一种标记技术基本不使用了，在使用第二种方法标记之后，垃圾回收也有两种模式：
2.1 停止-复制（stop-and-copy）方法。缺点：1. 需要多一倍空间；2. 复制耗费时间；3. 程序会被暂停。
2.2 标记-清扫（mark-and-sweep），即“自适应”方法。缺点：速度很慢，容易在堆空间产生很多碎片。适合新产生垃圾较少的情况。
实际JVM中，垃圾回收器会定期进行完整的清理动作。
1. 先使用停止-复制方法：大型对象不会被复制，包含小对象的块则被复制并整理。每个块都有相应的代数（generation count）来记录它是否还存活。
2. JVM会进行监视，如果所有对象很稳定，垃圾回收器效率降低的话，就切换到标记-清扫方式。
3. 同样，JVM继续监视效果，如果堆空间出现很多碎片，则继续切换回“停止-复制”方式。
这就是GC的“自适应”技术。也可以称为“自适应的，分代的，停止-复制，标记-清扫”式垃圾回收器。
不过，Java中并没有强制执行垃圾清理的方法。System.gc()只能是建议JVM进行垃圾清理，JVM并不保证在System.gc()之后一定执行垃圾清理。
JVM中，GC的执行的目的是回收程序不再使用的内存，一般会在后台执行，无法由用户直接控制（这是我觉得不爽的一点，因为会有程序的执行不在你的掌控之中）。
参考资料：
《Java编程思想》
Object.java
