JVM 垃圾回收（GC）算法与调优 - 实践

一、垃圾回收基础概念

1. 判断对象存活的算法

• 引用计数法：每个对象维护一个引用计数器（Python采用）

  • 缺点：无法处理循环引用挑战

• 可达性分析法（JVM使用）：从GC Roots出发，不可达的对象判定为可回收

  • GC Roots包括：虚拟机栈中引用的对象、方法区静态属性引用的对象、方法区常量引用的对象、本地方法栈中JNI引用的对象等

2. 引用类型

• 强引用：普通对象引用，不会被GC回收

• 软引用（SoftReference）：内存不足时回收

• 弱引用（WeakReference）：下次GC时回收

• 虚引用（PhantomReference）：无法通过虚引用获取对象，重要用于跟踪对象被回收的活动

二、垃圾回收算法

1. 基础回收算法

• 标记-清除（Mark-Sweep）

  • 步骤：标记存活对象 → 清除未标记对象

  • 缺点：产生内存碎片

• 复制算法（Copying）

  • 将内存分为两块，只使用一块，GC时将存活对象复制到另一块

  • 优点：无碎片；缺点：内存利用率低

  • 适用于新生代（Eden区采用此算法）

• 标记-整理（Mark-Compact）

  • 步骤：标记存活对象 → 将存活对象向一端移动 → 清理边界外内存

  • 适用于老年代

• 分代收集算法（Generational Collection）

  • 新生代：复制算法（Eden + Survivor）

  • 老年代：标记-清除或标记-整理

2. 现代GC算法实现

• Serial GC：单线程，适合客户端应用

• Parallel GC（吞吐量优先）：多线程并行GC

• CMS（Concurrent Mark-Sweep）：低延迟，已废弃

• G1（Garbage-First）：JDK9+默认，面向服务端

• ZGC：JDK11+，超低延迟（<10ms）

• Shenandoah：RedHat开发，低延迟GC

三、垃圾回收器

垃圾回收器是 Java 虚拟机（JVM）的核心组成部分之一，它自动管理着 Java 程序的内存，负责自动回收不再被使用的对象所占用的内存，从而避免了内存泄漏和手动管理内存的复杂性。

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1. 核心概念：分代收集理论

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