一、定义
GC，全称 Garbage Collection，即垃圾回收，是一种自动内存管理的机制。
当程序向操作系统申请的内存不再需要时，垃圾回收主动将其回收并供其他代码进行内存申请时候复用，或者将其归还给操作系统，这种针对内存级别资源的自动回收过程，即为垃圾回收。
而负责垃圾回收的程序组件，即为垃圾回收器。
垃圾回收其实一个完美的 “Simplicity is Complicated” 的例子：
- 一方面，程序员受益于 GC，无需操心、也不再需要对内存进行手动的申请和释放操作，GC 在程序运行时自动释放残留的内存。也能够消除一些需要手动管理内存才会出现的运行时错误：
- 在仍然有指向内存区块的指针的情况下释放这块内存时，会产生悬挂指针，从而后续可能错误的访问已经用于他用的内存区域。
- 多重释放同一块申请的内存区域可能导致不可知的内存损坏
-
另一方面，GC 对程序员几乎不可见，仅在程序需要进行特殊优化时，通过提供可调控的 API，对 GC 的运行时机、运行开销进行把控的时候才得以现身。这也就造就了没有 GC 的一些优势：
- 没有额外的性能开销
- 精准的手动内存管理，极致的利用机器的性能
二、GC的语言
从原理上而言，所有的语言都能够自行实现 GC。
从语言诞生之初就提供 GC 的语言，例如：
- Python
- JavaScript
- Java
- Objective-C
- Swift
而不以 GC 为目标，被直接设计为手动管理内存、但可以自行实现 GC 的语言有：
- C
- C++
也有一些语言可以在编译期，依靠编译器插入清理代码的方式，实现精准的清理，例如：
- Rust
三、GC方式
所有的 GC 算法其存在形式可以归结为追踪（Tracing）和引用计数（Reference Counting）这两种形式的混合运用。
- 追踪式 GC从根对象出发，根据对象之间的引用信息，一步步推进直到扫描完毕整个堆并确定需要保留的对象，从而回收所有可回收的对象。Go、 Java、V8 对 JavaScript 的实现等均为追踪式 GC。
- 引用计数式 GC每个对象自身包含一个被引用的计数器，当计数器归零时自动得到回收。因为此方法缺陷较多，在追求高性能时通常不被应用。Python、Objective-C 等均为引用计数式 GC。
目前比较常见的 GC 实现方式包括：
- 追踪式，分为多种不同类型，例如：
- 标记清扫：从根对象出发，将确定存活的对象进行标记，并清扫可以回收的对象。
- 标记整理：为了解决内存碎片问题而提出，在标记过程中，将对象尽可能整理到一块连续的内存上。
- 增量式：将标记与清扫的过程分批执行，每次执行很小的部分，从而增量的推进垃圾回收，达到近似实时、几乎无停顿的目的。
- 增量整理：在增量式的基础上，增加对对象的整理过程。
- 分代式：将对象根据存活时间的长短进行分类，存活时间小于某个值的为年轻代，存活时间大于某个值的为老年代，永远不会参与回收的对象为永久代。并根据分代假设（如果一个对象存活时间不长则倾向于被回收，如果一个对象已经存活很长时间则倾向于存活更长时间）对对象进行回收。
- 引用计数：根据对象自身的引用计数来回收，当引用计数归零时立即回收。