垃圾收集算法了解吗？

JVM 中的垃圾收集（GC）算法核心是高效识别并回收无用对象内存，主流算法按"回收逻辑"可分为 4 类，各有适用场景，目前商用 JVM 多采用组合算法（如分代收集）：

1. 标记-清除算法（Mark-Sweep）：基础算法

• 核心步骤：分"标记"和"清除"两阶段。

    1. 标记：通过可达性分析，标记所有存活对象；
  
    2. 清除：遍历堆内存，回收所有未被标记的无用对象，释放内存。

• 优点：实现简单，无需移动对象。

• 致命缺点：

    ◦ 内存碎片：回收后会产生大量不连续的空闲内存块，后续分配大对象时可能因找不到足够连续空间，触发频繁 GC；
  
    ◦ 效率低：标记和清除都需遍历全堆，堆内存越大，耗时越长。

• 适用场景：少量内存区域（如 CMS 收集器的老年代）。

2. 复制算法（Copying）：解决碎片问题

• 核心步骤：将堆内存划分为大小相等的两块（如 From 区和 To 区），只使用其中一块。

1. 标记复制：标记 From 区的存活对象，将其复制到 To 区（按顺序排列，无碎片）；

2. 交换角色：清空 From 区，后续使用 To 区作为新的 From 区，原 From 区变为 To 区。

• 优点：无内存碎片，分配内存时只需"指针碰撞"，效率高。

• 缺点：

    ◦ 内存利用率低：仅能使用一半堆内存（如 100MB 堆，实际可用 50MB）；
  
    ◦ 复制开销：存活对象多时，复制操作耗时增加。

• 适用场景：存活对象少的区域（如 HotSpot 年轻代的 Eden 区+Survivor 区，采用 8:1:1 比例优化利用率）。

3. 标记-整理算法（Mark-Compact）：兼顾碎片与利用率

• 核心步骤：在"标记-清除"基础上增加"整理"阶段，解决碎片问题。

  1. 标记：同标记-清除，标记存活对象；

  2. 整理：将所有存活对象向堆内存一端移动，按顺序排列；

  3. 清除：直接清除移动后边界以外的所有无用内存（无需遍历全堆）。

• 优点：无内存碎片，内存利用率 100%（无需划分两块区域）。

• 缺点：

    ◦ 移动开销：移动存活对象时需更新所有引用指向（如对象头的指针），耗时比标记-清除长；
  
    ◦ STW（Stop The World）时间长：移动过程中需暂停所有用户线程，影响应用响应。

• 适用场景：存活对象多的区域（如 G1 收集器的老年代、Serial Old 收集器）。

4. 分代收集算法（Generational Collection）：商用主流组合算法

• 核心思想：根据对象"生命周期长短"，将堆分为年轻代（短期存活）和老年代（长期存活），对不同区域采用适配的算法，兼顾效率与利用率。

    ◦ 年轻代：对象存活时间短（如临时变量），采用复制算法（存活少，复制开销低，无碎片）；
  
    ◦ 老年代：对象存活时间长（如单例、缓存），采用标记-清除或标记-整理算法（存活多，避免复制开销，容忍一定碎片或接受整理耗时）。

• 优点：结合不同算法的优势，是目前 HotSpot、OpenJDK 等商用 JVM 的默认 GC 策略（如 Parallel Scavenge+Parallel Old、G1、ZGC 均基于分代思想优化）。