引言
垃圾回收（Garbage Collection，GC）是Java虚拟机（JVM）的一项重要功能，它自动管理内存，回收不再使用的对象，避免内存泄漏和溢出。GC不仅在自动化内存管理上起到至关重要的作用，而且其算法和回收器的选择直接影响着应用程序的性能。本文将详细探讨标记清除算法的缺点、垃圾回收的不同阶段、常见的垃圾回收器如CMS和G1的区别，及如何选择合适的垃圾回收器等内容。
一、标记清除算法的缺点
**标记清除算法（Mark-Sweep）**是最早的垃圾回收算法之一，它分为两个阶段：
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标记阶段：首先标记所有可达的对象，即从根对象出发，递归地标记所有可达的对象。
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清除阶段：清除所有未被标记的对象（不可达对象）。
尽管标记清除算法较为简单，但它有以下缺点：
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效率低：标记阶段和清除阶段必须遍历堆中的每个对象，尤其是在堆空间较大时，效率较低。
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空间碎片：清除阶段只会将不可达的对象从内存中移除，但不会对剩余的内存进行整理。因此，堆内存中可能会出现碎片，影响内存的有效使用。
这些缺点在实际应用中会导致GC的效率问题，并且可能导致内存碎片化，从而降低系统的性能。
二、垃圾回收算法的哪些阶段会Stop-the-World？
**Stop-the-World（STW）**是指在垃圾回收过程中，所有应用程序线程都会暂停，直到垃圾回收完成。STW暂停时间的长短直接影响应用程序的响应时间。垃圾回收的以下几个阶段会触发STW：
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标记阶段：在标记阶段，JVM需要暂停所有应用程序的线程，以便准确地标记可达对象。如果不暂停线程，可能会导致标记错误。
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转移阶段：在某些回收算法（如复制算法）中，转移阶段需要将存活的对象从一个区域移动到另一个区域。为了保证数据一致性，所有应用程序线程会暂停。
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重定位阶段：重定位阶段涉及调整对象的内存位置，通常发生在堆内存的整理过程中，同样需要STW暂停应用程序。
STW的暂停时间是垃圾回收的瓶颈之一，尤其在低延迟要求的应用中，长时间的STW可能影响用户体验。
三、Minor GC、Major GC、Full GC的区别与触发条件
垃圾回收过程可以分为Minor GC 、Major GC 和Full GC：
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Minor GC：主要针对年轻代（Young Generation）进行回收。新创建的对象首先进入年轻代，当年轻代的内存空间不足时，JVM会触发Minor GC。由于年轻代的对象大多数是短命的，Minor GC通常非常频繁且回收效率较高。
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Major GC：主要针对老年代（Old Generation）进行回收。当老年代内存不足时，JVM会触发Major GC。相比Minor GC，Major GC的回收时间较长，因为老年代包含了长寿命对象，GC过程中需要做更多的标记和清理工作。
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Full GC ：Full GC会回收年轻代和老年代的所有区域（包括持久代/元空间）。Full GC是最为耗时的GC类型，因为它涉及整个堆内存的回收。触发Full GC的原因通常是老年代空间不足，或者是调用了
System.gc()等手动请求垃圾回收的方式。
触发Full GC的场景：
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老年代内存不足时，JVM会触发Full GC。
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方法区（元空间）空间不足时，JVM会触发Full GC。
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手动调用
System.gc()方法时。
四、CMS与G1垃圾回收器的区别
CMS（Concurrent Mark-Sweep）垃圾回收器 和G1（Garbage First）垃圾回收器是两种常见的垃圾回收器，它们各自有不同的特点：
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使用范围：
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CMS：适用于低延迟要求的应用程序，尤其在需要避免长时间停顿的系统中。适用于老年代的回收。
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G1：适用于大堆内存的系统，尤其是对内存碎片较为敏感的应用。
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STW时间：
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CMS：通过并行标记和清除阶段来减少STW时间，但由于会产生浮动垃圾，某些情况下会导致STW暂停较长。
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G1：通过划分堆内存为多个小区域，灵活地回收不同区域的垃圾，从而可以更好地控制STW时间。
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垃圾碎片：
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CMS：可能会产生浮动垃圾，即某些对象在回收过程中被标记为可回收，但由于并发问题，垃圾回收无法及时清除它们，导致内存碎片。
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G1：通过分代式回收和区域化管理，减少了垃圾碎片的生成。
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垃圾回收过程的不同：
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CMS：采用并行标记、并行清除的方式进行回收。
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G1：通过多个小区域（Region）的回收和回收优先级策略，确保垃圾回收更加精细和可控。
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五、什么情况下使用CMS、什么情况使用G1？
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CMS适用场景：
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需要低延迟的应用程序。
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对老年代垃圾回收有需求，且要求暂停时间较短。
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对垃圾回收的吞吐量有一定要求，但不希望出现长时间的停顿。
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G1适用场景：
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对大堆内存系统进行优化，尤其是内存敏感型应用。
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对内存碎片比较敏感，希望通过分区和控制回收策略来减少碎片。
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需要平衡性能和停顿时间的系统。
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六、G1回收器的特点
**G1垃圾回收器（Garbage First）**是为大内存应用设计的，它通过将堆内存划分为多个小区域（Region），并动态选择回收优先级，来有效地进行垃圾回收。其主要特点包括：
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高效的停顿时间控制：通过优先回收垃圾最多的区域，G1能够有效控制停顿时间。
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分代式回收：G1结合了年轻代和老年代的回收机制，并且能够根据不同的回收需求来灵活调整。
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适应大堆内存：G1特别适用于大堆内存的系统，尤其是对内存碎片敏感的应用。
七、GC只会对堆进行回收吗？还会对方法区进行回收？
GC不仅会回收堆内存，还会对方法区（JDK 8之前的持久代）或元空间（JDK 8及以后）进行回收。具体来说：
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堆内存：GC会清理年轻代和老年代的垃圾对象，释放内存空间。
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方法区（元空间）：随着类的加载和卸载，JVM会进行方法区的回收。在JDK 8之前，方法区是通过持久代实现的，GC会回收不再使用的类元数据；在JDK 8及以后，方法区被元空间取代，元空间的回收由GC负责。