标记清除算法（Mark-Sweep）

标记清除法是现代垃圾回收算法的思想基础。标记清除法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。

在标记阶段，首先通过根节点标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。标记清除法的最大问题是可能产生空间碎片。

复制算法（Copying）

复制算法的核心思想是：将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在进行垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存的角色，完成垃圾回收。

如果系统中的垃圾对象很多，复制算法需要复制的存活对象数量就会相对较少。因此，在真正需要垃圾回收的时刻，复制算法的效率是很高的。

又由于对象是在垃圾回收过程中统一被复制到新的内存空间中的，可确保回收后的内存空间是没有碎片的。虽然有以上两大优点，但是复制算法的代价却是将系统内存折半，因此，单纯的复制算法也很难让人接受。

改进的复制算法

在Java的新生代SerialGC回收器中，使用了复制算法的思想。新生代分为eden区、from区和to区3个部分。其中from区和to区可以视为用于复制的两块大小相同、地位相等且可进行角色互换的空间。from区和to区也称为survivor区，即幸存者空间，用于存放未被回收的对象。

在进行垃圾回收时，eden区的存活对象会被复制到未使用的survivor区（假设是to区），正在使用的survivor区（假设是from）的年轻对象也会被复制到to区（大对象或者老年对象会直接进入老年代，如果to区已满，则对象也会直接进入老年代）。此时，eden区和from区的剩余对象就是垃圾对象，可以直接清空，to区则存放此次回收后的存活对象。这种改进的复制算法，既保证了空间的连续性，又避免了大量的内存空间浪费，如下图所示。

标记压缩算法（Mark-Compact）

标记压缩法是一种老年代的回收算法。它在标记清除法的基础上做了一些优化。和标记清除法一样，标记压缩法首先也需要从根节点开始，对所有可达对象做一次标记。但之后，它并不只是简单地清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存的一端。然后，清理边界外所有的空间。这种方法既避免了碎片的产生，又不需要两块相同的内存空间，性价比较高。

分代算法（GenerationalCollecting）

由于新生代和老年代的特点不一样，所以针对不同的代使用不同的算法。

新生代一般使用复制算法，例如以下的垃圾收集器就是基于复制算法的：

SerialGC
ParNewGC
ParallelGC

而老年代一般使用标记清除或标记压缩算法，例如以下的垃圾收集器：

CMS
ParallelOldGC

分区算法

分区算法将整个堆空间划分成连续的不同小区间，如下图所示。每一个小区间都独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收小区间的数量。

一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次GC所需要的时间就越长，从而产生的停顿也越长。为了更好地控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标停顿时间，每次合理地回收若干个小区间，而不是回收整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿。

G1收集器简介

G1回收器（GarbageFirst）是在JDK1.7中正式使用的全新的垃圾回收器，从长期目标来看，它是为了取代CMS回收器。G1回收器拥有独特的垃圾回收策略，和之前提到的回收器截然不同。

从分代上看，G1依然属于分代垃圾回收器，它会区分年轻代和老年代，依然有eden区和survivor区，但从堆的结构上看，它并不要求整个eden区、年轻代或者老年代都连续。

它使用了分区算法。作为CMS的长期替代方案，G1使用了全新的分区算法，其特点如下：

并行性：G1在回收期间，可以由多个GC线程同时工作，有效利用多核计算能力。
并发性：G1拥有与应用程序交替执行的能力，部分工作可以和应用程序同时执行，一般来说，不会在整个回收期间完全阻塞应用程序。·
分代GC：G1依然是一个分代回收器，但是和之前的回收器不同，它同时兼顾年轻代和老年代，其他回收器或者工作在年轻代，或者工作在老年代。·
空间整理：G1在回收过程中，会进行适当的对象移动，不像CMS，只是简单地标记清理对象，在若干次GC后，CMS必须进行一次碎片整理。而G1不同，它每次回收都会有效地复制对象，减少碎片空间。·
可预见性：由于分区的原因，G1可以只选取部分区域进行内存回收，这样缩小了回收的范围，全局停顿也能得到较好的控制。

常见的GC算法介绍