垃圾收集（Garbage Collection,GC）需要考虑3件事：
1、哪些内存需要回收
2、什么时候回收
3、如何回收
Java内存运行时区域中，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域生命周期与线程相同，这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，不需要考虑回收的问题，在方法结束或线程结束后内存自然跟着回收。Java堆和方法区在运行期才能知道创建哪些对象，这部分内存的分配和回收是动态的，，垃圾收集器关注的是这部分内存。
1、判断对象是否存活
在堆中存放着大部分的对象实例，在回收内存前需判定这些对象哪些还存活着。
1.1 引用计数算法
引用计数算法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器加1，当引用失效时则计数器值减1，任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的。
主流JVM没有选用引用计数算法来管理内存，最主要的原因是它很难解决对象之间互相循环引用的问题：
1 public class Test1 { 2 3 public Object instance = null; 4 5 public static void main(String[] args) { 6 Test1 objA = new Test1(); 7 Test1 objB = new Test1(); 8 objA.instance = objB; 9 objB.instance = objA; 10 objA = null; 11 objB = null; 12 } 13 }
如果使用引用计数器，对于objA指向的对象，在代码第6行计数器加1，第9行计数器加1，第10行计数器减1，这样虽然这个对象之后不会再被使用到，但引用计数器无法通知GC收集器回收内存。
1.2 可达性分析算法
基本思路：通过一系列的称为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，即GC Roots到这个对象不可达时，说明此对象是不可用的。
在Java中，可作为GC Roots的对象包括：
1、虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
2、方法区中类静态属性引用的对象
3、方法区中常量引用的对象
4、本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象
在引用计数算法的那个示例中，objA指向的对象一开始是被objA这个引用使用，因为objA是在本地变量表中，所以objA指向的对象是GC Roots的对象。之后objA不再指向那个对象，那个对象只被objB.instance引用，因为这个对象没有了到GC Roots的引用链，所以可以被回收。
1.3 引用类型
判断对象是否存活与"引用"有关，在JDK1.2之后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用按强度依次逐渐减弱分为4种：
1、强引用：在程序中类似"Object obj = new Object()"这类的引用，只要强引用海存在，垃圾收集器永远不会回收掉被引用的对象。
2、软引用：描述一些还有用但并非必需的对象。在系统将要发生内存溢出异常之前，将会把这些对象列进回收范围进行第二次回收。
3、弱引用：也是描述非必需对象的，但是强度比软引用更弱一些，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生之前。
4、虚引用：最弱的一种引用关系，无法通过虚引用来取得一个对象实例。
1.4 何时回收
真正宣告一个对象死亡，至少要经历2次标记过程：对象在可达性分析时发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将第一次标记并且进行一次筛选，筛选条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有finalize()方法或者这个对象的finalize()方法已经被虚拟机调用过，这2种情况为"没有必要执行"。
如果这个对象没必须要执行finalize()，则会在下一次回收时被回收内存。如果被判定为由必要执行，这个对象会放在一个F-Queue队列中，在稍后会由一个虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它。这里执行是指虚拟机会触发这个对象的finalize()方法，但不会等待它运行结束，因为如果一个对象在finalize()方法中执行缓慢或发生死循环，那么F-Queue队列的其他对象可能永久处于等待，导致整个内存回收系统崩溃。稍后GC将对F-Queue中的对象进行第2次小规模的标记，如果对象重新与引用链上的对象建立关联，那么可以避免被回收，finalize()方法是对象逃脱死亡的最后一次机会。
1.5 回收方法区
Java虚拟机规范中不要求虚拟机在方法区（或者HotSpot虚拟机中的永久代）实现垃圾收集，而且在永久代的垃圾收集效率是很低的。永久代的垃圾收集主要回收2部分内容：废弃常量和无用的类。回收废弃常量与回收Java堆中的对象类似，当常量没有被引用时就可以被回收。而判断类是否无用需要同时满足下面3个条件：
1、该类所有的实例都已经被回收，即Java堆中不存在该类的任何实例。
2、加载该类的ClassLoader已经被回收。
3、该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问到该类的方法。
2、垃圾收集算法
2.1 标记-清除算法
这个是最基础的收集算法，其他算法都是基于这种思路并对其不足进行改进而得到的。算法思想：首先标记所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。这个算法主要有2个不足：
1、效率问题，标记和清除的效率都不高
2、空间问题，标记清除后会产生大量不连续的内存碎片
2.2 标记-整理算法
标记-整理算法是根据老年代的特点提出的：首先标记所有需要回收的对象，然后让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
2.3 分代收集算法
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最适当的收集算法，新生代的对象多次垃圾回收都没有回收对应的内存会移到老年代中，默认新生代和老年代比例是1:2。新生代中每次垃圾收集都只有少量对象存活，选用复制算法。老年代中因为对象存活率高，使用标记-清理或标记-整理算法来回收。
2.4 复制算法
将可用内存按容量大小划分为大小相等的2块，每次只使用其中的一块，当这一块的内存用完了，将还存活的对象复制到另外一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。这样每次都是对整个半区进行内存是收集，内存分配不用考虑内存碎片等复杂情况。
现在的商用虚拟机使用复制算法来回收新生代，不按照1:1的比例来划分内存空间，而是分为8:1:1的Eden：From Survivor：To Survivor3个空间，每次使用Eden和其中一块Survivor，回收时将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另外一块Survivor空间上，最后清理Eden和用过的Survivor对象。不能保证每次回收都只有不多于10%的对象存活，当Survivor空间不够时，需要依赖老年代进行分配担保。