JVM管理的内存中，虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器的生命周期和线程的生命周期一致，随着栈帧的出栈实现自动的内存清理，因此JVM中需要GC的内存区域主要在Java堆和方法区。
程序所使用的对象和数组填充满Java堆之后，会抛出out of memory异常，程序挂掉，GC机制将不再使用的对象和数组删除，整理内存以便后续使用。
GC如何判断对象是否需要被回收
需要进行回收的对象的已经不再存活的对象（不再使用），判断对象是否存活的方法有：
（1）引用计数（缺点：可能存在循环引用的问题，导致GC无法回收，内存泄漏）；
（2）对GC Roots对象可达（Java GC使用的方法）；
GC Roots对象有
（1）方法区内 类静态属性/常量 引用的对象；
（2）堆内存中引用的对象；
（3）虚拟栈中引用的堆上的对象；
（4）本地方法栈中引用的堆上的对象；
对象回收的方法
（1）标记清理 ，标记存活的对象，将未标记的对象删除，缺点：造成内存碎片，导致内存足够但是大的内存分配失败；
（2）标记整理，删除垃圾后，将存活的对象前移整理，缺点：代价大；
（3）复制算法，将内存一分为二，GC将存活的对象复制到另一半内存中，然后前该半内存中的垃圾删除，缺点：可用空间只有原来的一半；
（4）分代收集算法，现在的JVM大多是采用这种方式，根据对象的生存周期。将堆分为新生代和老年代，新生代有分为一个Edan区和两个Survivor 区（E区和S区内存大小一般8：1），因此GC又分为Young GC和Old GC。 在新生代中，由于对象周期短（存活对象少），因此Young GC采用复制算法，老年代里对象存活率高，因此Old GC使用标记清理或标记整理算法.
如何触发GC
（1）通过System.gc()；手动触发；
（2）JVM自己管理，当内存不足时，自动触发；
1）当新生代的E区满时，触发Young GC，采用复制算法将存活对象复制到S区，并将失活的对象回收；
2）当老年代空间不足 / 方法区空间不足
GC收集器
古早期的GC:
重点讲一下CMS收集器，极大的降低StopTheWorld时间，是服务端常用的垃圾收集器，配合PawNew使用。但是由于采用的是标记清理的算法，存在内存碎片。CMS收集器工作过程：
多次标记：
1 初次标记，标出O区的GCROOT对象和被Y区引用的对象，耗时短，工作时暂停其他线程
2 并发标记，GCRootTracing，时间长，和其他线程一起工作
3 重新标记，修正并发标记中的错误，工作时暂停其他线程
并发清理：
采用标记清除算法，定点清理内存，而不影响其他位置内存，所以可以并发进行，和其他线程一起工作
下面这张图将这种 串行GC，并行GC 以及CMS的多次标记并发清理表达的很清楚。
注：图片截取自https://www.bilibili.com/video/av89885794?p=2
现代的GC:
G1 收集器：JDK9之后主流的GC收集器
G1的内存结构
G1首先在内存结构上采用了region化的方法，将堆内存划分成2000块左右的小块，每块大小1-32M（2的幂次），每块region都可以作为E、S、O以及H区（本质还是O区，存储较大对象）
关于Region的一个关键：Remember Set（Rset）, 记录region的对象被其他region对象的引用，目的时缩小标记时所需遍历范围。
YGC采用 标记-复制算法
OGC采用MixGC，优先回收存活对象最少的区，主要工作过程：
多次标记：
（1）初次标记：标记 GCRoots 直接引的对象和所在Region，但是与CMS不同的是，G1不止标记O区。初次标记一般和YGC同时发生。
（2）RootRegion扫描 ： 标记 GCRoots所在的region到O区的引用的对象，这个过程会将S区的存活对象存到O区；
（3）并发标记：不需要STW, 并发标记整个堆，这个时候会计算每个区的存活率，如果发现某个Region中所有对象失活，将其标记为X区；
（4）重新标记：短暂STW，收集 并发标记阶段 工作线程产生新的垃圾，并直接删除并发标记过程中标记的X区；G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)；
并发清理：
采用复制-清理算法，并发清除失活对象，会有STW。G1将回收区域的存活对象拷贝到新区域 并 清除Remember Sets，并发清空回收区域并把它返回到空闲区域链表中。
总结G1 收集器和其他收集器（主要是CWS）区别：
1. 内存结构不同。G1 内存结构将JVM管理的内存分成很多的小块，更灵活应用内存；
2. 增加Root Region Scanning阶段，借助Remember Set这一数据结构记录Region中对象在别的Region的引用，缩小标记遍历范围；
3. 重新标记过程中采用比CMS更快的SATB算法，且直接删除X区，提高效率；
4. MixGC优先回收对象存活率低的区，而不是全部清除，达到垃圾清理的要求且最大限度的降低STW时间，提高效率；
5. YGC和OGC均使用的是复制-清理的算法，不会造成垃圾碎片；