Java堆(Java Heap)是JVM所管理的最大内存区域，也是所有线程共享的一块区域，在JVM启动时创建。
此内存区域存放的都是对象的实例和数组。JVM规范中说到:”所有的对象实例以及数组都要在堆上分配”。
Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，百分之九十九的垃圾回收发生在Java堆，另外百分之一发生在方法区，因此又称之为”GC堆”。根据JVM规范规定的内容，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中。
当前JVM对于堆的垃圾回收，采用分代收集的策略。根据堆中对象的存活周期将堆内存分为新生代和老年代。在新生代中，每次垃圾回收都有大批对象死去，只有少量存活。而老年代中存放的对象存活率高。
这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象，包括内存的分配以及回收。
标记清除算法
标记清除算法是最基础的回收算法，分为标记和清除两个部分：首先标记出所有需要回收的对象，这一过程在可达性分析过程中进行。在标记完之后统一回收所有被标记的对象。
标记清除算法有如下不足
- 效率问题
标记和清除这两个过程的效率不高
- 空间问题
清除之后会产生大量不连续的内存碎片，内存碎片太多会导致以后的程序运行中无法分配出较大的内存，从内不得不触发另外的垃圾回收。
如上图中，经过标记清除之后，假设有了100M空间，但是这100M是不连续的，最大的一块连续空间可能才10M，所以导致之后程序需要一块20M内存空间时就不得不再进行一次GC来继续清理空间，效率极低。
鉴于标记清除算法有如上的缺陷，所以现在一般是用的是其的变种算法。
复制算法(新生代算法)
复制算法概念
复制算法是针对Java堆中的新生代内存垃圾回收所使用的回收策略，解决了”标记-清理”的效率问题。
复制算法将堆中可用的新生代内存按容量划分成大小相等的两块内存区域，每次只使用其中的一块区域。当其中一块内存区域需要进行垃圾回收时，会将此区域内还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把此内存区域一次性清理掉。
这样做的好处是每次都是对整个新生代一半的内存区域进行内存回收，内存分配时也就不需要考虑内存碎片等复杂情况，只需要移动堆顶指针，按顺序分配即可。此算法实现简单，运行高效。算法的执行流程如下图 :
现在主流的虚拟机，包括HotSpot都是采用的这种回收策略进行新生代内存的回收。
新生代内存划分
新生代中98%的对象都是”朝生夕死”的，所以并不需要按照1 : 1的比例来划分内存空间，而是将内存(新生代内存)分为一块较大的Eden(伊甸园)空间和两块较小的Survivor(幸存者)空间，每次使用Eden和其中一块Survivor（两个Survivor区域一个称为From区，另一个称为To区域）。
当进行垃圾回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间。
当Survivor空间不够用时，则需要依赖其他内存(老年代)进行分配担保。
HotSpot默认Eden与Survivor的大小比例是8 : 1，也就是说Eden:Survivor From : Survivor To = 8:1:1。所以每次新生代可用内存空间为整个新生代容量的90%,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象。
HotSpot实现的复制算法流程如下:
1. 当Eden区满的时候,会触发第一次Minor gc,把还活着的对象拷贝到Survivor From区；当Eden区再次触发Minor gc的时候,会扫描Eden区和From区域,对两个区域进行垃圾回收,经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域,并将Eden和From区域清空。
2. 当后续Eden又发生Minor gc的时候,会对Eden和To区域进行垃圾回收,存活的对象复制到From区域,并将Eden和To区域清空。
3. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代。
发生在新生代的垃圾回收成为Minor GC，Minor GC又称为新生代GC，因为新生代对象大多都具备朝生夕灭的特性，因此Minor GC(采用复制算法)非常频繁，一般回收速度也比较快。
- 标记整理算法(老年代回收算法)
复制算法在对象存活率较高的老年代会进行很多次的复制操作，效率很低，所以在栈的老年代不适用复制算法。
针对老年代对象存活率高的特点，提出了一种称之为”标记-整理算法”。标记过程仍与”标记-清除”过程一致，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。流程图如下:
发生在老年代的GC称为Full GC，又称为Major GC，其经常会伴随至少一次的Minor GC(并非绝对，在Parallel Scavenge收集器中就有直接进行Full GC的策略选择过程)。Major GC的速度一般会比Minor GC慢10倍以上。
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