垃圾回收机制
1、jvm内存（运行时数据区），包括：程序计数器、java栈和本地方法栈，堆、方法区。
java栈和本地方法栈会在方法退出时出栈，程序计数器保存是当前线程执行的字节码行号指示器，不会随着程序执行而变化，它们的内存分配和回收都是确定的。垃圾回收关注的是堆和方法区。
2、常用的垃圾回收算法：
（1）引用计数法
每个对象都含有一个引用计数器，当有引用连接对象时，引用数+1，当应用离开作用域或被指置为null时，引用数-1。垃圾回收器在含有全部对象的列表上遍历，当发现基本对象引用计数器为0时，立即释放其所占用的空间。缺陷是，如果对象间存在循环引用，则会出现对象应该被回收，但引用计数却不为0的情况。OC采用引用计数法，通过弱引用也解决了循环引用的问题。
（2）根搜索算法
思想：对任何“活”的对象一定能最终追溯到其存活在堆栈或静态存储区（方法区）之中的引用，形成的引用链可能会穿过多个对象层次。
具体方法：
从堆栈和静态存储区（方法区）中、遍历所有引用，对于发现的每个引用，必须追踪他所引用的对象，然后是此对象包含的所有引用，如此反复进行，直到“根源于堆栈和静态存储区（方法区）的引用”所形成的网络全部被访问到为止。所有过的对象就是“活”的对象。
从堆栈和静态存储区（方法区）中，遍历所有引用指向的对象，被称为GC Roots。
通过一系列 GC Roots 对象作为起始点，从这些节点向下搜索，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，则该对象不可达，该对象不可使用，垃圾回收器将回收其所占内存。
java采用根搜索算法，java中可作为GC Roots对象有：
a、java栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
b、方法区中类静态成员变量引用的对象。
c、方法区中常量引用的对象。
d、本地方法栈中JNI本地方法引用的对象
注意 类的成员变量（非静态）存储在堆中的对象里面，由垃圾回收器负责回收，不是GC Roots。所以java不会有循环引用的问题。
3、java中常用的垃圾回收算法
（1）标记-清除算法
标记阶段，遍历所有的GC Roots，然后将所有GC Roots可达的对象标记为存活的对象。清除阶段，清除的过程将遍历堆中所有的对象，将没有标记的对象全部清除掉。适用于少量垃圾甚至没有产生垃圾需要清理，即存活对象较多的情况。
缺陷：
a、剩下堆空间是不连续的，即产生内存碎片。再来一个大对象（如：该对象的大小大于空闲表中每一块大小但小于两块的和），会提前触发垃圾回收。
b、效率比较低，扫描整个空间两次：第一次标记存活对象，第二次清除没有被标记的对象。
（2）标记-整理算法
标记-整理算法在标记-清除算法基础上做了优化，标记阶段是相同，标记出所有活的对象，然后不是简单清理未标记对象，而是将活的对象压缩到内存的一端（整理）。之后，清理边界外所有空间。
（3）复制算法
将原有空间分为两块，每次使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中存活对象复制到另一块未使用的内存中（复制到新堆时，是一个挨着一个，解决了剩余空间连续的问题）。之后清理正在使用的内存中所有对象，交换两块内存角色。反复进行，完成垃圾回收。适用于存活对象较少的情况。
缺陷：
a、需要维护比实际多一倍的空间
b、需要复制对象
上面三个算法都基于根搜索算法，在GC过程开始时，除了gc的线程，它们都要暂停应用程序（stop the world）。
（4）分代收集算法
当前商业虚拟机的GC采用的是“分代收集算法”，根据对象的存活周期分为老年代（Tenured Generation）和新生代（Young Generation），永久代（Permanet Generation）（jdk1.8以后被元空间 （Metaspace）完全替代）
a、在新生代中，每次GC时都发现有大批对象死去，只有少量存活，使用复制算法。
SUN/Oracle 的HotSpot JVM 又把新生代进一步划分为3个区域：一个相对大点的区域，称为”伊甸园区(Eden)”；两个相对小点的区域称为”From 幸存区(survivor)”和”To 幸存区(survivor)”。
按照规定,新对象会首先分配在 Eden 中(如果新对象过大，会直接分配在老年代中)。在GC中，Eden 中的对象会被移动到survivor中，直至对象满足一定的年纪(定义为熬过GC的次数),会被移动到老年代。
具体方法为：
基于大多数新生对象都会在GC中被收回的假设。新生代的GC 使用复制算法。
在GC前To 幸存区(survivor)保持清空,对象保存在 Eden 和 From 幸存区(survivor)中（第一次gc的时候from也是空的）。
GC运行时,Eden中的幸存对象被复制到 To 幸存区(survivor)。针对 From 幸存区(survivor)中的幸存对象，会考虑对象年龄,如果年龄没达到阀值(tenuring threshold)，对象会被复制到To 幸存区(survivor)。如果达到阀值对象被复制到老年代。复制阶段完成后，Eden 和From 幸存区中只保存死对象，可以视为清空。如果在复制过程中To 幸存区被填满了，剩余的对象会被复制到老年代中。最后 From 幸存区和 To幸存区会调换下名字，在下次GC时，To 幸存区会成为From 幸存区。
b、在老年代中，因为对象存活率高、没有额外空间对他进行分配担保，使用“标记-清理”/“标记-整理”算法。
c、永久代（Permanet Generation）/ 元空间（Metaspace）
永久代用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。是JVM规范中方法区的具体实现。
是Hotspot虚拟机特有的概念，方法区/永久代是非堆内存。
从JDK1.7开始了永久代的转移工作，存储在永久代的部分数据就已经转移到了Java Heap或者是 Native Heap。但永久代仍存在于JDK1.7中，并没完全移除，譬如符号引用(Symbols)转移到了native heap；字面量(interned strings)转移到了java heap；类的静态变量(class statics)转移到了java heap。
直到JDK1.8，永久代被元空间完全替代。他们最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制，但可以通过以下参数来指定元空间的大小。
如：在jdk1.7中，while循环加载大量类，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 永久代内存溢出。 jdk1.8中已经没有PermGen space。
为什么叫元空间，是因为这里面存储的是类的元数据信息
元数据（Meta Date），关于数据的数据或者叫做用来描述数据的数据或者叫做信息的信息。
这些定义都很是抽象，我们可以把元数据简单的理解成，最小的数据单位。元数据可以为数据说明其元素或属性（名称、大小、数据类型、等），或其结构（长度、字段、数据列），或其相关数据（位于何处、如何联系、拥有者）
4、Minor GC、Major GC和Full GC
Minor GC 清理新生代。
Major GC 清理老年代。（没有明确定义）
Full GC 清理整个堆空间—包括年轻代和老年代。
Minor GC触发条件：当Eden区满时或者新创建的对象大小 > Eden所剩空间，触发Minor GC。
Full GC触发条件：
（1）调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行
（2）老年代空间不足
（3）方法区空间不足 （jdk1.8 后 永久代 被 元空间取代）
（4）通过Minor GC后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存
（5）由Eden区、From Space区向To Space区复制时，对象大小大于To Space可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小。
参考
《java编程思想第四版》