Java GC的常用算法

在 Java 中，垃圾回收（Garbage Collection，GC）是自动内存管理的核心机制，以下是几种常用的 Java GC 算法：

1. 标记 - 清除算法（Mark - Sweep）

• 原理
  • 标记阶段：从根对象（如虚拟机栈中的引用对象、静态变量引用的对象等）开始遍历，标记所有可达对象。
  • 清除阶段：遍历整个堆，将未标记的对象（即不可达对象）所占的内存空间回收。
• 优缺点
  • 优点：实现简单，不需要额外的空间。
  • 缺点：会产生大量的内存碎片，当需要分配较大对象时，可能无法找到足够的连续内存空间，从而导致频繁的垃圾回收。
• 示例代码理解

public class MarkSweepExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建对象
        Object obj1 = new Object();
        Object obj2 = new Object();
        // 使 obj1 变为不可达对象
        obj1 = null;
        // 此时垃圾回收器可能会在合适的时候使用标记 - 清除算法回收 obj1 占用的内存
    }
}

2. 标记 - 整理算法（Mark - Compact）

• 原理
  • 标记阶段：与标记 - 清除算法的标记阶段相同，从根对象开始遍历，标记所有可达对象。
  • 整理阶段：将所有存活的对象（即标记的对象）向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
• 优缺点
  • 优点：解决了标记 - 清除算法产生内存碎片的问题，保证了内存的连续性，有利于大对象的分配。
  • 缺点：整理过程需要移动对象，会带来一定的性能开销。

3. 复制算法（Copying）

• 原理
  • 将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
• 优缺点
  • 优点：实现简单，运行高效，不会产生内存碎片。
  • 缺点：可用内存缩小为原来的一半，内存利用率较低。
• 在 Java 中的应用：在新生代的 Eden 区和 Survivor 区的实现中使用了复制算法。一般来说，新生代内存会被分为一个 Eden 区和两个 Survivor 区（比例通常为 8:1:1），大部分对象在 Eden 区创建，当 Eden 区满时，会将存活的对象复制到其中一个 Survivor 区，当这个 Survivor 区也满时，会将存活的对象复制到另一个 Survivor 区或者老年代。

4. 分代收集算法（Generational Collection）

• 原理
  • 根据对象的存活周期将内存划分为不同的区域，一般分为新生代和老年代。
  • 新生代：对象创建后大多会很快死亡，所以新生代采用复制算法进行垃圾回收。
  • 老年代：存活时间较长的对象会进入老年代，老年代采用标记 - 清除或标记 - 整理算法进行垃圾回收。
• 优缺点
  • 优点：结合了不同算法的优点，提高了垃圾回收的效率。
  • 缺点：需要根据不同的代进行不同的配置，增加了系统的复杂度。
• 示例代码体现分代思想

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class GenerationalGCExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 模拟创建大量短生命周期对象，会在新生代分配内存
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            Object obj = new Object();
        }

        // 模拟创建长生命周期对象，可能会进入老年代
        List