1、分代收集理论
大部分虚拟机的垃圾回收器都是遵循“分代收集”的理论进行设计的，它的核心思想是根据对象存活的生命周期将内存划分为若干个不同的区域。一般至少将堆划分为新生代和老年代两个区域，然后可以根据不同代的特点采取最适合的回收算法。在新生代中，每次垃圾回收时都有大量对象死去，因为程序创建的绝大部分对象的生命周期都很短，朝生夕灭。而新生代每次回收后存活的少量对象，将会逐步晋升到老年代中存放。老年代每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收，因为老年代的大部分对象一般都是全局变量引用的，生命周期一般都比较长。
在Java堆划分出不同的区域之后，垃圾回收器就可以每次只回收其中某一个或者某些部分的区域，因而也有了“Young GC”、“Old GC”、“Full GC”这样的回收类型的划分。也能够针对不同的区域安排与里面存储对象存亡特征相匹配的垃圾回收算法，因而发展出了“标记-复制算法”、“标记-清除算法”、“标记-整理算法”等针对性的垃圾回收算法。
GC类型：
- 新生代收集（Minor GC/Young GC）：指目标只是新生代的垃圾收集。
- 老年代收集（Major GC/Old GC）：指目标只是老年代的垃圾收集。目前只有CMS收集器会有单独收集老年代的行为。
- 混合收集（Mixed GC）：指目标是收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。目前只有G1收集器会有这种行为。
- 整堆收集（Full GC）：收集整个Java堆和方法区的垃圾收集，包括新生代、老年代、方法区的回收，一般 Full GC 等价于 Old GC。
经典分代模型：
2、标记-清除算法（Mark-Sweep）
标记-清除算法 分为“标记”和“清除”两个阶段，首先从 GC Roots 进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完后，再统一回收所有未被标记的对象。
优点：
- 标记-清除算法不需要进行对象的移动，只需回收未标记的垃圾对象，在存活对象比较多的情况下极为高效。
缺点：
- 标记-清除算法执行效率不稳定，如果堆中对象很多，而且大部分都是要回收的对象，就必须要进行大量的标记和清除动作，导致标记、清除两个过程的效率随着对象数量增长而降低。
- 标记、清除之后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致当以后在程序运行过程中需要分配较大对象时无法找到足够的连续内存而不得不提前触发另一次垃圾收集动作。
3、标记-复制算法（Copying）
标记-复制算法简称为复制算法，复制算法主要是为了解决标记-清除算法在存在大量可回收对象时执行效率低下和内存碎片的问题。
1）半区复制算法
它将可用内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存满了，就从 GC Roots 开始扫描，将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
优点：
- 每次都是针对整个半区进行内存回收，清理速度快，没有内存碎片产生
- 每次回收后，对象有序排列到另一个空闲区域，分配内存时也就不用考虑有空间碎片的复杂情况
缺点：
- 如果内存中多数对象都是存活的，这种算法将会产生大量的内存间复制的开销
- 复制回收算法将可用内存缩小为了原来的一半，内存使用率低
2）复制算法的优化
大多数对象都是朝生夕灭，新生代中98%的对象几乎都熬不过第一轮回收，因此并不需要按照 1∶1 的比例来划分新生代的内存空间。因此新生代复制算法一般是把新生代分为一块较大的 Eden 区和两块较小的 Survivor（from survivor、to survivor） 区，每次分配内存只使用 Eden 和其中一块 Survivor。发生垃圾回收时，将 Eden 和 Survivor 中仍然存活的对象一次性复制到另外一块 Survivor 空间上，然后直接清理掉 Eden 和已用过的那块 Survivor 空间，如此往复。当对象经过垃圾回收的次数超过一定阀值还未被回收掉时，就会进入老年代，有些大对象也可以直接进入老年代。
相比半区复制算法：
优点：HotSpot 虚拟机默认 Eden 和 Survivor 的大小比例是 8 : 1 : 1，新生代与老年代的比例大概是 1 : 2。内存空间利用率高，只会有 10% 的空闲空间。
缺点：有可能一次 Young GC 后存活的对象超过一个 survivor 区的大小，这时候会依赖其它内存区域进行分配担保，让这部分存活下来的对象直接进入另一个区域，一般就是老年代。
4、标记-整理算法（Mark-Compact）
复制算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会降低。更关键的是，如果不想浪费50%的空间，就需要有额外的空间进行分配担保，以应对被使用的内存中所有对象都100%存活的极端情况，所以在老年代一般不能直接选用这种算法。
标记-整理算法采用标记-清除算法一样的方式进行对象的标记，但在清除时不同，它不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向内存空间一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。
优点：没有内存碎片产生，适合老年代垃圾回收
缺点：会有对象的移动，老年代存活对象多，移动对象还需要更新指针，因此成本会更高
5、总结对比
