Java JVM垃圾回收算法浅记

前言

Java虚拟机（JVM）中的垃圾回收（Garbage Collection, GC）是自动管理内存的过程，它负责识别哪些对象不再被程序使用，并释放这些对象所占用的内存空间。

JVM的垃圾回收算法有几种不同的实现方式，每种都有其特定的优势和适用场景。以下是几个主要的垃圾回收算法：

1.引用计数法（Reference Counting）：这个方法不是JVM的标准垃圾回收算法，但在其他一些系统中被采用。

每个对象都包含一个引用计数器，用来记录有多少地方引用了这个对象。

当一个对象被创建并且有一个引用指向它时，它的引用计数设置为1。

每当一个新的引用指向该对象时，计数器加1；每当一个对该对象的引用失效或作用域结束时，计数器减1。

如果计数器变为0，那么说明该对象不再被任何引用指向，可以被垃圾回收。

2. 标记-清除（Mark and Sweep）：

这是最基础的垃圾收集算法之一。

标记阶段：从根集合开始遍历所有可达的对象，并给它们打上标记。

清除阶段：未被标记的对象将被视为垃圾，然后回收这些对象所占用的空间。

缺点是可能会产生大量的碎片，导致大对象无法分配足够的连续空间。

3. 复制（Copying）：

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。

垃圾收集时，将当前正在使用的内存区域中还存活的对象复制到另一块未使用的内存区域。然后清理掉之前那块内存的所有内容。

优点是不会产生内存碎片，但缺点是内存利用率较低。

4. 标记-整理（Mark-Compact）：

结合了标记-清除和复制两种算法的优点。

在标记阶段完成后，不直接清理未标记的对象，而是将所有存活对象移动到一起，从而避免了内存碎片的问题。

整理完之后，就可以简单地释放边界以外的内存。

5. 分代收集（Generational Collection）：

根据对象的生存周期将堆内存划分成不同的代（通常分为新生代、老年代和永久代/元空间）。

新生代存放新创建的对象，这里通常使用复制算法。

老年代存放经历多次垃圾回收仍然存活的对象，可能采用标记-整理或其他更适合处理长生命周期对象的算法。

分代收集基于这样一个事实：大部分对象都是短期存活的，因此针对不同代采用不同的回收策略可以提高效率。

结尾

现代JVM实现了多种垃圾回收器，如Serial GC, Parallel GC, CMS (Concurrent Mark-Sweep) GC, G1 (Garbage-First) GC, ZGC 和 Shenandoah GC等，它们各自采用了上述一种或多种垃圾回收技术来优化性能。用户可以根据应用程序的特点选择合适的垃圾回收器。例如，G1 GC 是为了满足大型多处理器机器的需求而设计的，能够并行处理多个区域以获得更高的吞吐量和更短的暂停时间。