在Java虛拟機中，對象和數組的記憶體都是在堆中配置設定的，垃圾收集器主要回收的記憶體就是再堆記憶體中。如果在Java程式運作過程中，動态建立的對象或者數組沒有及時得到回收，持續積累，最終堆記憶體就會被占滿，導緻OOM。
JVM提供了一種垃圾回收機制，簡稱GC機制。通過GC機制，能夠在運作過程中将堆中的垃圾對象不斷回收，進而保證程式的正常運作。
垃圾對象的判定
我們都知道，所謂“垃圾”對象，就是指我們在程式的運作過程中不再有用的對象，即不再存活的對象。那麼怎麼來判斷堆中的對象是“垃圾”、不再存活的對象呢？
引用計數法
每個對象都有一個引用計數的屬性，用來儲存該對象被引用的次數。當引用次數為0時，就意味着該對象沒有被引用了，也就不會在使用這個對象了，可以判定為垃圾對象。但是，這種方式有一個很大的Bug，就是無法解決對象間互相引用或者循環引用的問題：當兩個對象互相引用，他們兩個和其他任何對象也沒有引用關系，它倆的引用次數都不為0，是以不會被回收，但實際上這兩個對象已經不再有用了。
可達性分析（根搜尋法）
為了避免使用引用計數法帶來的問題，Java采用了可達性分析法來判斷垃圾對象。
這種方式可以将所有對象的引用關系想象成一棵樹，從樹的根節點GC Root周遊所有引用的對象，樹的節點就為可達對象，其他沒有處于節點的對象則為不可達對象。
那麼什麼樣的對象可以作為GC的根節點呢？
虛拟機棧（幀棧中的本地變量表）中引用的對象
方法區中靜态屬性引用的對象
方法區中常量引用的對象
本地方法棧中JNI引用的對象
引用狀态
垃圾回收機制，不管采用是引用計數法，還是可達性分析法，都與對象的引用有關，Java中存在四種引用狀态：
強引用 - 我們使用的大部分引用實際上都是強引用，這是使用最普遍的引用。如果一個對象具有強引用，就表示它處于可達狀态，垃圾回收器絕不會回收它，即便系統記憶體非常緊張，Java虛拟機甯願抛出 OutOfMemoryError 錯誤，使程式異常終止，也不會回收被強引用所引用的對象。是以，強引用是造成Java記憶體洩露的主要原因之一。
軟引用 - 一個對象隻具有軟引用，如果記憶體空間足夠，垃圾回收器就不會回收它，如果記憶體空間不足了，就會回收這些對象的記憶體。隻要垃圾回收器沒有回收它，該對象就可以被程式使用。
弱引用 - 一個對象隻具有弱引用，那就類似于是可有可無的。弱引用和軟引用很像，但弱引用的引用級别更低。弱引用與軟引用的差別在于：隻具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。在垃圾回收器線程掃描它所管轄的記憶體區域的過程中，一旦發現了隻具有弱引用的對象，不管目前記憶體空間足夠與否，都會回收它的記憶體。
虛引用 - 一個對象僅持有虛引用，那麼它就和沒有任何引用一樣，在任何時候都可能被垃圾回收器回收。虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收的活動，我們平常一般不會使用。
垃圾回收算法
通過可達性分析算法能夠判定哪些對象是需要回收的了，那麼回收具體需要怎樣去執行呢？
标記-清除算法
首先需要标記可以回收的對象記憶體，然後在對回收的記憶體進行清除。
标記-清除算法（回收前）
标記-清除算法（回收後）
但是這樣的話，随着程式的運作，會不斷配置設定釋放記憶體，在堆中會産生很多的不連續的空閑記憶體區，即記憶體碎片。這樣即使有足夠多的空閑記憶體，也不一定能配置設定出足夠大的記憶體，并且可能會造成頻繁的GC，影響效率，甚至OOM。
标記-整理算法
和标記-清除算法不同的是，标記-整理算法在标記後不直接清理可回收記憶體，而是将存活對象都移動到一端，然後清除掉可回收記憶體。
标記-整理算法（回收前）
标記-整理算法（回收後）
這樣做的好處就是不會産生記憶體碎片。
複制算法
複制算法需要先将記憶體分為兩塊，先在其中一塊記憶體上配置設定記憶體，當這塊記憶體被配置設定完後，則執行垃圾回收，然後把存活對象全部複制到另一塊記憶體上，第一塊記憶體則全部清空。
複制算法（回收前）
複制算法（回收後）
這種算法不會産生記憶體碎片，但是相當于隻能使用一半的記憶體空間。同時，複制算法和存活對象的數量有關，如果存活對象的數量多，那麼複制算法的效率會大大降低。
分代收集算法
在Java虛拟機中，對象的生命周期有長有短，大部分對象的生命周期很短，隻有少部分的對象才會在記憶體中存留較長時間，是以可以依據對象生命周期的長短将它們放在不同的區域。在采用分代收集算法的Java虛拟機堆中，一般分為三個區域，用來分别儲存這三類對象：
新生代 - 剛建立的對象，在代碼運作時一般都會持續不斷地建立新的對象，這些新建立的對象有很多是局部變量，很快就會變成垃圾對象。這些對象被放在一塊稱為新生代的記憶體區域。新生代的特點是垃圾對象多，存活對象少。
老年代 - 一些對象很早被建立了，經曆了多次GC也沒有被回收，而是一直存活下來。這些對象被放在一塊稱為老年代的區域。老年代的特點是存活對象多，垃圾對象少。
永久代 - 一些伴随虛拟機生命周期永久存在的對象，比如一些靜态對象，常量等。這些對象被放在一塊稱為永久代的區域。永久代的特點是這些對象一般不需要垃圾回收，會在虛拟機運作過程中一直存活。（在Java1.7之前，方法區中存儲的是永久代對象，Java1.7方法區的永久代對象移到了堆中，而在Java1.8永久代已經從堆中移除了，這塊記憶體給了元空間。）
分代收集算法也就根據新生代和老年代來進行垃圾回收的。
對于新生代區域，每次GC都會有很多垃圾對象被回收，隻有少量存活。是以采用複制回收算法，GC時把剩餘很少的存活對象複制過去即可。
在新生代區域中，并不是按照1:1的比例來進行複制回收，而是按照8:1:1的比例分為了Eden、SurvivorA、SurvivorB三個區域。其中Eden意為伊甸園，形容有很多新生對象在裡面建立；Survivor區則為幸存者，即經曆GC後仍然存活下來的對象。
Eden區對外提供堆記憶體。當Eden區快要滿了，則進行Minor GC(新生代GC)，把存活對象放入SurvivorA區，清空Eden區；
Eden區被清空後，繼續對外提供堆記憶體；
當Eden區再次被填滿，此時對Eden區和SurvivorA區同時進行Minor GC(新生代GC)，把存活對象放入SurvivorB區，此時同時清空Eden區和SurvivorA區；
Eden區繼續對外提供堆記憶體，并重複上述過程，即在 Eden 區填滿後，把Eden區和某個Survivor區的存活對象放到另一個Survivor區；
當某個Survivor區被填滿，且仍有對象未被複制完畢時，或者某些對象在反複Survive 15次左右時，則把這部分剩餘對象放到老年代區域；當老年區也被填滿時，進行Major GC（老年代GC），對老年代區域進行垃圾回收。
老年代區域對象一般存活周期較長，每次GC時，存活的對象比較多，是以采用标記-整理算法，GC時移動少量存活對象，不會産生記憶體碎片。
觸發GC的類型
Java虛拟機會把每次觸發GC的資訊列印出來，可以根據日志來分析觸發GC的原因。
GC_FOR_MALLOC：表示是在堆上配置設定對象時記憶體不足觸發的GC。
GC_CONCURRENT：當我們應用程式的堆記憶體達到一定量，或者可以了解為快要滿的時候，系統會自動觸發GC操作來釋放記憶體。
GC_EXPpCIT：表示是應用程式調用System.gc、VMRuntime.gc接口或者收到SIGUSR1信号時觸發的GC。
GC_BEFORE_OOM：表示是在準備抛OOM異常之前進行的最後努力而觸發的GC。