导读

JDK8（Java Development Kit 8）的垃圾回收机制是Java语言内存管理的重要组成部分，它负责自动回收不再使用的对象，释放内存空间，从而防止内存泄漏和内存溢出。下面将对JDK8的垃圾回收机制进行详细的解析。

一、垃圾回收的基本概念

垃圾回收（Garbage Collection，GC）是Java语言提供的一种自动内存管理机制。它通过跟踪对象的引用关系，确定哪些对象仍然被程序所使用，哪些对象不再被使用，并在适当的时机回收不再使用的对象的内存。这样，开发者就无需手动管理内存，从而降低了内存泄漏和内存溢出的风险。

在Java中，所有对象都是通过引用进行操作的。当一个对象没有任何引用指向它时，它就被认为是垃圾对象，可以被垃圾回收器回收。垃圾回收器会定期扫描堆内存，找出并回收这些垃圾对象，从而释放内存空间。

二、垃圾回收算法

JDK8中使用了多种垃圾回收算法来优化垃圾回收的性能。这些算法各有特点，适用于不同的场景。

标记-清除（Mark-Sweep）算法

标记-清除算法是最基本的垃圾回收算法。它分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。在标记阶段，垃圾回收器从根对象开始，递归地访问所有可达的对象，并将它们标记为存活状态。在清除阶段，垃圾回收器遍历整个堆内存，回收未被标记的对象。

这种算法的优点是实现简单，但缺点是会产生内存碎片。因为清除阶段只是简单地回收未被标记的对象，而不考虑内存布局，所以可能会导致内存空间的不连续。

复制（Copying）算法

复制算法将可用内存划分为两个等大小的区域，每次只使用其中一个区域。当当前使用的区域内存耗尽时，垃圾回收器会将存活的对象复制到另一个区域，并清空当前区域。这样，每次垃圾回收后，内存空间都是连续的，避免了内存碎片的问题。

但是，复制算法的缺点是内存使用率较低，因为只有一半的内存空间是可用的。此外，如果存活对象较多，复制的开销也会比较大。

标记-整理（Mark-Compact）算法

标记-整理算法结合了标记-清除和复制算法的优点。在标记阶段，它像标记-清除算法一样标记存活对象。但在清除阶段，它会将所有存活对象移动到一端，并直接清理掉边界以外的内存。这样，既避免了内存碎片，又提高了内存的使用率。

分代收集（Generational Collection）算法

分代收集算法基于对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把Java堆分为新生代和老年代。新生代中存放的是新创建的对象，存活率较低，因此可以使用复制算法进行回收；而老年代中存放的是长期存活的对象，存活率较高，因此可以使用标记-清除或标记-整理算法进行回收。

三、垃圾回收器

JDK8提供了多种垃圾回收器，每种回收器都有其特点和适用场景。

Serial回收器

Serial回收器是最基本的垃圾回收器，它采用单线程的方式进行垃圾回收。在垃圾回收时，它会暂停所有的工作线程，直到回收完成。这种回收器适用于单CPU环境或内存较小的场景，因为它的开销较小。

Parallel回收器

Parallel回收器是并行版的Serial回收器，它使用多线程进行垃圾回收，从而提高了回收效率。它适用于多CPU环境，可以充分利用硬件资源来加速垃圾回收过程。

CMS回收器

CMS（Concurrent Mark Sweep）回收器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的回收器。它采用标记-清除算法，并在垃圾回收过程中尽量保持应用程序的响应性。CMS回收器适用于对停顿时间要求较高的场景，如Web应用等。

但是，CMS回收器存在一些缺点，如对CPU资源消耗较大，以及可能产生内存碎片等。因此，在选择CMS回收器时需要综合考虑这些因素。

G1回收器

G1（Garbage-First）回收器是一款面向服务端应用的垃圾回收器。它采用分代收集算法，并引入了预测模型来优化回收过程。G1回收器能够自动调整新生代和老年代的大小，以及选择合适的回收算法，以适应不同的应用程序需求。

G1回收器的优点包括低停顿时间、高吞吐量以及良好的内存使用效率。它适用于大型服务端应用，可以提供更好的性能和稳定性。

四、垃圾回收的触发条件

垃圾回收的触发通常与堆内存的使用情况有关。当堆内存中的空闲空间不足以满足新对象的分配时，或者当某些特定的系统指标（如对象分配速率或晋升速率）超过阈值时，垃圾回收器可能会被触发。

此外，JDK8还提供了一些参数来配置垃圾回收的行为，如调整堆大小、设置回收器类型等。开发者可以根据应用程序的需求和硬件环境来选择合适的配置，以达到最佳的垃圾回收。