有过C，C++开发经历的同学，肯定对当时碰到的内存访问越界或者内存泄漏深恶痛绝，哪怕后续有了智能指针这些东西，还是不能完全避免此类问题。
而C#和Java拥有的自动内存管理机制，让程序员可以不必自己去管理内存，专注于功能开发。
所谓内存管理，必然是运行时的事情， 而C#和Java之所以可以做到自动管理，就是因为它们在真正的机器二进制OS上有了自己的运行时（虚拟机）。
所以首先可以看一下他们各自的运行时， C#的CLR 和 Java的JVM
CLR vs JVM
下面的流程图，基本描述了C#和Java总体的一个从源代码到最终的可执行的过程。
源代码通过各自的编译器，编译成中间件的编码，这些中间件的编码可以被各自的运行时认识并管理，运行时载入中间件编码，转换成机器二进制运行在操作系统上。
运行时的内存区域
要明白内存管理，首先必须知道运行时各种内存分配情况。
其实总体来说，CLR和JVM中的内存分类基本一致，只是各自的逻辑划分和称谓有些差异。
比较大的两块分别是堆和栈。
栈都是线程私有的，每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量、操作数栈、方法出口等等信息。栈的生命周期与线程相同，而栈中存放的内存，在各自属于的方法执行完成后，就会自动释放。
堆是所有线程共享的。几乎所有的引用对象实例都是存放在这个区域的。而CLR或者JVM中下了大力气来管理的就是堆这块的内存区域，这种管理机制一般被称之为垃圾回收。
一般来说，还有方法区（用于存储已经被加载的类信息，即时编译后的代码等数据，CLR中一般称做Type Object 区，JVM中叫Method Area），运行时常量池（存放各种编译时生成的字面量符号引用等信息），这些都可以认为是堆中的逻辑分块。
垃圾回收机制
垃圾回收机制就是用来管理堆中的内存了，当堆中的某个对象不再被使用到的时候，可以自动的将这块内存回收，置成可用状态。
可达性分析
那么如何知道某个对象不再被用到了呢，这个一般都是基于可达性分析后生成可达对象图来实现的；可达性分析就是通过从一些根对象出发，去遍历每一个被引用到的对象，当一个对象到根对象没有任何引用路径的时候，就认为该对象可以被回收。
根对象一般包括：栈中定义的局部变量，全局的静态对象等等。
而这里说的引用关系，其实是指强引用。而和强引用相对的，还有弱引用。
强弱引用
弱引用的引入其实是和垃圾回收器紧密相关的，因为垃圾回收的促发点是难以掌控的，而有一些对象的创建确实需要很大开销的，并且这些对象也不需要非常频繁的访问和很长的生命周期；那么作为平衡，就有了这个弱引用机制。弱引用即表示引用的对象可以被垃圾回收正常回收，但是如果在垃圾回收回收它之前想用它，还可以通过弱引用重新拿回来这个对象进行使用。
CLR中只有强引用/弱引用之分。
而JVM中除了这两个之外，额外还有软引用和虚引用两种:
软引用是用来描述一些还有用但是非必须的对象，被软引用关联着的对象，只有在发生outofmemory的情况下才会被回收。
而虚引用不对对象的生命周期和可达性分析产生任何影响，它唯一的作用是提供一种机制，可以在该对象被回收的时候收到一个系统通知。
回收算法
上面提到，通过可达性分析可以标记出所有需要回收的对象。那么如何回收呢？
最简单的当然就是清除掉需要回收的对象的内存空间即可，这种方法实现简单，而且因为不改变存活的对象的地址，可以大大减少GC时的延时。但是带来的问题也很严重，它会让内存碎片化，最后导致虽然还有很多可用的内存，但是因为没有连续的可用的大内存而outofmemory。
另外一种方法，就是需要对内存进行压缩处理，这种方法可以大大提高内存的利用率，并且为后续的内存分配带来便利（之后从已用空间的后面追加分配即可）。
对于内存的压缩处理，其实也可以分为两种处理手段，复制和整理。
复制算法就是把还存活的对象复制到另外一块内存中，它不太适合垃圾回收时有大量存活对象的情况，因为在这种情况下会需要准备大量的可用内存空间供复制使用。但是对于很少有存活对象的情况下，此种算法非常高效。
整理就是在清楚了可回收对象后，将存活对象的位置移动，使得他们的内存成为连续的一整块，这种算法在很少可回收对象的情况下使用比较广泛。
分代
我们上面提到了各种不同的回收算法，各自适用与不同的场景。而CLR和JVM中分别通过对对象存活周期的分组来适配这些场景，然后每种场景去适用最高效的回收算法，这种分组称为代。
CLR中有三个代，分别是第0代，第1代，和第2代。每次促发垃圾回收后仍然存活的对象自动上升到下一个代。
JVM中有两个代，分别时新生代和老年代，新生代中一般还有两个区域eden区域和Survior区域，对象首次分配时都在eden区域，每次垃圾回收时候，如果一个对象还存活，会被复制到Survior区域，并且年龄+1，年龄到一定程度后就会进入老年代，如果新生代中的Survior区域的内存在GC时不够用了，那么这些存活的对象会直接进入老年代。
还有一个大对象堆一说，其实大对象堆在CLR中可以被认为也在第2代中，JVM中大对象在老年代中。
一般来说新生代或者第0代，都是采取的标记-复制的算法，而第1，2代或者老年代采用标记-整理的方法比较常见，当然大对象一般采用标记-清除的方式