一、判断垃圾的算法
判断对象是否为垃圾的核心是确定对象是否不再被使用。Java主要采用以下两种算法：
1. 引用计数法（Reference Counting）
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原理：每个对象维护一个引用计数器，记录被引用的次数。当引用被添加时计数器加1，引用失效时减1。当计数器为0时，对象被视为垃圾。
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缺点：
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无法解决循环引用问题（例如：对象A和B互相引用，但无外部引用）。
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Java未采用此算法，因为循环引用会导致内存泄漏。
2. 可达性分析算法（Reachability Analysis）
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原理：从GC Roots（一组根对象）出发，遍历所有可达对象。未被遍历到的对象视为不可达，标记为垃圾。
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GC Roots包括：
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虚拟机栈（栈帧中的局部变量）中引用的对象。
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方法区中静态变量（
static）引用的对象。 -
本地方法栈（JNI）中引用的对象（Native方法）。
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Java虚拟机内部对象（如基本类型的Class对象）。
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优点：解决了循环引用问题。
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注意：即使对象不可达，也可能在
finalize()方法中“复活”，但此方法不推荐使用。
3. 引用类型的影响
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强引用（Strong Reference）：普通引用（如
Object obj = new Object()），只要存在，对象不会被回收。 -
软引用（Soft Reference）：内存不足时被回收，适合缓存。
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弱引用（Weak Reference）：下一次GC时被回收，适合临时缓存。
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虚引用（Phantom Reference）：无法通过虚引用获取对象，仅用于跟踪回收状态。
二、垃圾回收算法
Java通过不同算法实现垃圾回收，核心算法如下：
1. 标记-清除（Mark-Sweep）
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步骤：
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标记：遍历所有对象，标记存活对象。
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清除：回收未标记的对象。
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缺点：
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内存碎片化，影响大对象分配。
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效率不稳定（对象越多，标记和清除越耗时）。
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2. 复制算法（Copying）
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步骤：将内存分为两块（如
Eden和Survivor区），每次使用一块。存活对象复制到另一块，清空原块。 -
优点：无内存碎片，适合存活率低的新生代。
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缺点：内存利用率仅50%（需预留空间）。
3. 标记-整理（Mark-Compact）
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步骤：
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标记：同标记-清除。
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整理：将存活对象向内存一端移动，清除边界外的空间。
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优点：避免碎片化，适合老年代。
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缺点：移动对象成本较高。
4. 分代收集算法（Generational Collection）
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核心思想：根据对象存活周期将堆划分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。
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新生代（存活率低）：使用复制算法（如
Eden和Survivor区）。 -
老年代（存活率高）：使用标记-清除或标记-整理算法。
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触发条件：
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Minor GC：清理新生代。
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Major GC/Full GC：清理老年代，通常伴随STW（Stop-The-World）暂停。
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三、垃圾收集器
不同垃圾收集器实现了上述算法，常见的有：
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Serial：单线程，适合客户端应用。
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Parallel：多线程，注重吞吐量。
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CMS（Concurrent Mark-Sweep）：并发标记清除，减少停顿时间。
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G1（Garbage-First）：分区域收集，兼顾吞吐量和低延迟。
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ZGC/Shenandoah：超低延迟（暂停时间<10ms），适用于大内存场景。
总结
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判断垃圾：Java通过可达性分析（GC Roots）识别不可达对象。
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回收算法：根据对象生命周期使用分代收集，结合标记-清除、复制和标记-整理算法。
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优化方向：权衡内存碎片、吞吐量和延迟，选择适合的垃圾收集器（如G1/ZGC）。
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