一、前言
垃圾回收（GC）是 Java 区别于 C/C++ 的核心特性之一，它让 JVM 自动管理内存，释放无用对象，大大降低了内存泄漏与野指针的风险。
二、什么是垃圾回收？
简单一句话：JVM 自动识别堆中 "死亡" 的对象，并释放其占用内存的过程。
两个核心问题：
- 怎么判断对象已死？
- 怎么回收垃圾？
1. 判断对象是否死亡（面试必背）
- 引用计数法：简单，但无法解决循环引用，Java 不用。
- 可达性分析算法 ：Java 采用。以 GC Root 为起点，能搜索到的对象存活，搜索不到就是垃圾。
GC Root 包括：
- 虚拟机栈中局部变量 / 方法参数
- 类静态属性引用
- 本地方法栈（JNI）引用
- 活动线程对象
三、垃圾回收的三种基础算法
1. 标记 - 清除
- 先标记，再清除
- 缺点：产生大量内存碎片
2. 标记 - 复制
- 将内存分两半，存活对象复制到另一半，清空原区域
- 优点：无内存碎片
- 缺点：浪费空间
3. 标记 - 整理
- 标记后，让存活对象向一端移动，清理端外内存
- 优点：无碎片，适合老年代
四、常见垃圾回收器简介
1. Serial / Serial Old
单线程回收，简单高效，适合客户端。
2. ParNew
多线程版本 Serial，多用于新生代，配合 CMS 使用。
3. Parallel Scanvenge / Parallel Old
注重吞吐量，适合后台计算型应用。
4. CMS（Concurrent Mark Sweep）
并发低延迟回收器，以缩短停顿时间为目标。缺点：内存碎片严重、浮动垃圾。
5. G1（Garbage-First）
JDK 9+ 默认回收器，面试绝对重点！
- 面向服务端
- 低延迟、可控停顿
- 无内存碎片
- 基于 Region 内存布局
五、重点：G1 垃圾回收器 超详细讲解（面试必背）
1. G1 设计思想
G1 不再将堆分为连续的新生代、老年代，而是将堆划分为许多大小相同的 Region。每个 Region 可以是：Eden、Survivor、Old、Humongous（存超大对象）。
G1 的核心目标： 在指定的停顿时间内 ，回收价值最大的垃圾。
2. G1 最重要：完整回收四阶段
① 初始标记（Initial Mark）
- STW（Stop The World）
- 只标记 GC Roots 直接关联 的对象
- 速度极快
② 并发标记（Concurrent Mark）
- 与用户线程并发执行
- 对整个堆进行可达性分析，标记所有存活对象
- 耗时较长，但不影响业务运行
③ 最终标记（Final Mark）
- STW
- 修正并发标记阶段因程序运行产生的变动
- 速度快
④ 筛选回收（Evacuation）------ G1 最核心
- STW
- 对所有 Region 按回收价值和成本排序
- 根据用户设置的 最大停顿时间（MaxGCPauseMillis） 选择要回收的 Region
- 使用复制算法，将存活对象复制到空 Region，清空原 Region
- 无内存碎片
3. G1 全过程一句话总结
G1 回收分为四步：初始标记（STW）→ 并发标记 → 最终标记（STW）→ 筛选回收（STW）。通过可控停顿、优先回收高价值 Region，实现低延迟、无碎片、高稳定。
4. G1 核心特点（面试必问）
- 基于 Region 分代，内存不连续
- 可预测停顿时间 ，由
-XX:MaxGCPauseMillis控制 - 优先回收垃圾最多的区域（Garbage-First）
- 复制算法，无内存碎片
- 筛选回收阶段 STW，但只回收部分 Region，速度极快
- 支持大对象直接存入 Humongous Region
六、G1 vs CMS（高频对比）
- CMS：标记 - 清除，有碎片，停顿不可控
- G1：标记 - 复制，无碎片，停顿可精准控制
- G1 整体更稳定，是现代服务端首选
七、总结
Java 垃圾回收是 JVM 自动管理内存的核心机制，通过可达性分析 判断对象是否死亡，使用标记 - 清除、标记 - 复制、标记 - 整理三种基础算法。常见回收器中，G1 是目前最主流、面试最重要的回收器。
G1 基于 Region 内存布局，追求可控停顿、最大回收价值 ，回收过程分为：初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收四步。它无内存碎片、停顿可预测，是生产环境与面试中的绝对核心。