JVM之【GC-垃圾清除算法】

Java虚拟机（JVM）中的垃圾收集算法主要分为以下几种：

标记-清除算法（Mark-Sweep）
复制算法（Copying）
标记-整理算法（Mark-Compact）
分代收集算法（Generational Collecting）
G1垃圾收集器（Garbage-First）
ZGC（Z Garbage Collector）
Shenandoah垃圾收集器

1. 标记-清除算法（Mark-Sweep）

原理：

标记阶段：从根对象开始，遍历整个对象图，标记所有被引用的对象。
清除阶段：遍历整个堆，清除未被标记的对象，释放其内存。

优点：

直观，简单，适用于任何对象图。

缺点：

内存碎片化严重，因为清除阶段并不移动对象，导致堆中可能有大量不连续的可用空间，产生内存碎片。
标记和清除阶段都需要扫描整个堆，效率较低。
GC的时候需要停止整个应用程序，用户体验不好

2. 复制算法（Copying）

原理：

将堆分为两个等大的区域，每次只使用其中一个。当活动对象达到一定比例时，将活动对象复制到另一个区域，然后清空当前区域。
复制过程中保留活动对象，并保持对象的相对位置不变。

优点：

没有内存碎片问题，因为每次都会在一个新的区域中重新排列对象。
分配速度快，只需分配指针移动。

缺点：

需要两倍的内存空间，因为要维持两个区域。
对于存活率高的对象，复制成本高。
只适用于存活对象少的情况/频繁消亡的情况（非常适合新生代）

3. 标记-整理算法（Mark-Compact）

原理：

标记阶段：与标记-清除算法相同。
整理阶段：将所有存活的对象压缩到堆的一端，保持空间的连续性，然后清理边界以外的内存。

优点：

消除内存碎片问题，因为对象都被压缩到一端，剩余空间连续。
在整理阶段减少了内存分配的复杂度，消除了复制算法翻倍消耗内存的缺点。

缺点：

整理阶段涉及大量对象移动，可能会导致较高的性能开销。
效率其实不如复制算法，在对象移动后，其他地方引用了该对象的话，还需要同步修改对象的引用地址

前面所有这些算法中，并没有一种算法可以完全替代其他算法，它们都具有自己独特的优势和特点。分代收集算法应运而生。

分代收集算法：是基于这样一个事实:不同的对象的生命周期是不一样的。因此，不同生命周期的对象可以采取不同的收集方式，以便提高回收效率。一般是把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点使用不同的回收算法，以提高垃圾回收的效率。

在Java程序运行的过程中，会产生大量的对象，其中有些对象是与业务信息相关，比如Http请求中的Session对象、线程、Socket连接，这类对象跟业务直接挂钩，因此生命周期比较长。但是还有一些对象，主要是程序运行过程中生成的临时变量，这些对象生命周期会比较短，比如:string对象，由于其不变类的特性，系统会产生大量的这些对象，有些对象甚至只用一次即可回收。

4. 分代收集算法（Generational Collecting）

详情请移步堆篇章
JVM之【运行时数据区2——堆】
原理：

将堆划分为不同的代（一般为年轻代和老年代）。
年轻代使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。
依据“弱分代假说”，大多数对象很快就会死亡。

优点：

优化了垃圾收集的效率，因为年轻代对象存活率低，收集速度快。
减少了老年代垃圾收集的频率。

缺点：

需要复杂的调优工作，以确定代大小和收集策略。
在年轻代和老年代之间的对象移动可能会产生额外的开销。

5. 分区收集算法/G1垃圾收集器（Garbage-First）

一般来说，在相同条件下，堆空间越大，一次Gc时所需要的时间就越长，有关GC产生的停顿也越长。为了更好地控制GC产生的停顿时间，将一块大的内存区域分割成多个小块，根据目标的停顿时间，每次合理地回收若干个小区间，而不是整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿。
分代算法将按照对象的生命周期长短划分成两个部分，分区算法将整个堆空间划分成连续的不同小区间。
每一个小区间都独立使用，独立回收。这种算法的好处是可以控制一次回收多少个小区间。

原理：