一般來說，我們在執行Java程式碼時，主要會經過以下階段：

1. 開發程式碼，按下執行。
2. 編寫的.java檔案，被編譯器(javac)編譯成位元碼(byteCode)，檔名是.class。
3. 轉換成.class後JVM才能使用，JVM會讀取.class檔並轉換成可以在各種作業系統上可執行的機器語言。
4. 印出結果。

除此之外，JVM在讀取byteCode，會自動去偵測程式中哪些方法頻繁被使用的，並針對這點去優化生成本機碼，這段是由JIT去執行的，JIT會針對被使用到多次的程式碼片段進行效能上的優化，這也是為什麼常常Java被人說需要先熱機。

講到JVM，我們就不得不提到Java的垃圾回收機制。

垃圾回收器的功用是為了將”沒被使用到”的資源回收，但怎麼去定義沒有被使用到的資源呢？最簡單的概念是沒有被引用到的資源，但怎樣算是沒有被引用到呢？這部分各程式語言都有不同的做法與認定的方式。以下僅簡單地用Python與Java來舉例：

Python的GC，是在Python內部建立一張判斷對象被引用的計數表，如果沒有被引用到 (count=0)時，GC就會把資源回收。它的好處是簡單直覺，效能高。( reachable vs unreachable )
但這種作法有兩個壞處，一個是計數器必須要找一個地方去存放(有多少份資源就有多少存入多少計數器)，另一個問題是無法解決互相參照的情況。(ex:a = b, b = a，Python判斷有被參照到所以不回收)

Java的GC則比較不一樣， Java會自動挑出GC root(根節點)，然後針對底下的物件去遍歷，若是沒有被遍歷到的則被視作Grabage，詳細可以參考以下這張圖。(referencable vs referencable )

這很大的一個程度上解決了Python GC的第二項缺點，但也代表一件事，Java在啟動時間會從根節點遍歷所有關連到的程式碼，這有一部分導致了Java沒辦法像其他程式一樣快。另外要提醒的是，GC清除資料的時間點是由JVM自己決定的，若是需要手動清除，則要使用 System.gc(); 手動清除垃圾。

而JVM針對清除垃圾的方式，也有不同的策略，請見以下說明：

1. 標記清除算法 (Mark-sweep) GC 掃描過後，將要被回收的資源加入標記，記憶體資源會在後續被JVM自動回收。

2. 標記並整理(Mark-Compact)：
   做法與上一個一樣，只是會將不連續的空間整理起來，避免內存零散。
3. 標記並複製(Mark-Copy)：
   把儲存空間分成兩份，一半用完後放到另外一半，優點是很快，缺點是空間少了一半，必須要經常GC。 可以想成 標記並整理 + 移動到另外一個區域。

以上，是有關GC內容，我的一些吸收與理解。希望能幫助其他人更好理解Java的運作。

參考資料：

https://www.gss.com.tw/eis/271-eis109/3513-eis109_9

https://www.jyt0532.com/2020/03/12/garbage-collector/