HotSpot的算法实现（方法论）¶

1. 枚举根节点¶

可达性分析逐个检查所有引用会消耗很多时间
可达性分析对执行时间的敏感还体现在GC停顿上，因为这件工作必须在一个能确保一致性的快照中进行。
由于目前的主流Java虚拟机使用的都是准确式GC，所以当执行系统停顿下来后，并不需要一个不漏地检查完所有执行上下文和全局的引用位置，虚拟机应当是有办法直接得知哪些办法存放着对象引用。
在HotSpot的实现中，是使用一组称为OopMap的数据结构来达到这个目的的，在类加载完成的时候，HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来，在JIT编译过程中，也会在特定的位置记录下栈和寄存器中哪些位置。这样，GC在扫描时就可以直接得知这些信息了。

2. 安全点¶

在OopMap的协助下，HotSpot可以快速且准确地完成GC Roots枚举，但一个很现实的问题随之而来：可能导致引用关系变化，或者说OopMap内容变化的指令非常多，如果为每一条指令都生成对应的OopMap，那将会需要大量的额外空间，这样GC的空间将会变得很高。
实际上，HotSpot也的确没有为每条指令都生成OopMap，前面已经提到，只是在“特定的位置”记录了这些信息，这些位置称为安全点（Safepoint），即程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停。Safepoint的选定既不能太少以致于让GC等待时间太长，也不能过于频繁以致于过分增大运行时的负荷。所以，安全点的选定基本上是以程序“是否具有让程序长时间执行的特征”为标准进行选定的——因为每条指令执行的时间都非常短暂，程序不太可能因为指令长度太长这个原因而过长时间运行，“长时间执行”的最明显特征就是指令序列复用例如方法调用、循环跳转、异常跳转等，所以具有这些功能的指令才会产生了Safepoint。
对于Safepoint，另一个需要考虑的问题是如何在GC发生时让所有线程（这里不包括执行JNI调用的线程）都“跑”到最近的安全点上再停顿下来。这里有两种方案可供选择：抢先式中断和主动式中断。
抢先式中断：在GC发生时，首先把所有线程全部中断，如果发现有线程中断的地方不在安全点上，就恢复线程，让它“跑”到安全点上。现在几乎没有虚拟机实现采用抢先式中断来暂停线程从而响应GC事件。
主动式中断：当GC需要中断线程的时候，不直接对线程操作，仅仅简单地设置一个标志，各个线程执行时主动去轮询这个标志，发现中断标志位真时就自己中断挂起。

3. 安全区域¶

Safepoint机制保证了程序执行时，在不太长的时间内就会遇到可进入GC的Safepoint。但是，程序“不执行”的时候呢？
所谓的程序不执行就是没有分配时间，典型的例子就是线程处于Sleep状态或者Blocked状态，这时候线程无法响应JVM的终端请求，“走”到安全的地方去中断挂起，JVM也显然不太可能等待线程重新被分配CPU时间。对于这种情况，就需要安全区域来解决（Safe Region）。
安全区域是指一段代码片段之中，引用关系不会发生变化。在这种区域之中的任意地方开始GC都是安全的，我们也可以把Safe Region看做是被扩展的Safepoint。
当线程执行到Safepoint中的代码时，首先标识自己已经进入了Safe Region，那样，当在这段时间里JVM要发起GC时，就不用了管标识自己为Safe Region状态的线程了。在线程要离开Safe Region时，它要检查系统是否已经完成了根节点枚举（或者是整个GC过程），如果完成了，那线程就继续执行，否则它就必须等待直到收到可以安全离开Safe Region的信号为止。

到此，简要地介绍了HotSpot虚拟机如何去发起内存回收的问题，但是虚拟机如何具体地进行内存回收动作仍然为涉及，因为内存回收如何进行是由虚拟机所采用的GC收集器决定的，而通常虚拟机中往往不止有一种GC收集器。