内容纲要

前言

阅读本文了解掌握垃圾回收的概念、常用算法（标记-清除、复制、标记-整理、分代收集等）以及常见的垃圾收集器（如Serial、ParNew、CMS、G1等）。

垃圾回收（Garbage Collection，GC）是Java虚拟机（JVM）负责内存管理的一部分。它自动跟踪和回收不再使用的对象，释放内存空间。了解垃圾回收的概念、常用算法和垃圾收集器对于掌握Java内存管理和性能优化非常重要。

一、垃圾回收概念

垃圾回收的主要目标是自动检测和回收不再使用的对象，从而释放内存空间。在Java中，当一个对象不再被引用时，它就成为垃圾，等待回收。垃圾回收器会定期运行，识别垃圾对象并进行回收。垃圾回收可以减轻程序员管理内存的负担，降低内存泄漏的风险。垃圾回收算法以下是一些常用的垃圾回收算法：

这种算法分为两个阶段：标记和清除。在标记阶段，垃圾回收器遍历对象引用关系，标记所有可达对象。在清除阶段，回收器遍历内存，释放未被标记的对象。标记-清除算法的缺点是会产生内存碎片。

复制算法将内存分为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。当进行垃圾回收时，遍历当前使用区域中的存活对象，并将它们复制到另一个区域。复制算法减少了内存碎片问题，但浪费了一半的内存空间。

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，垃圾回收器标记所有可达对象；在整理阶段，回收器将存活对象向一端移动，压缩内存空间。标记-整理算法避免了内存碎片和浪费空间的问题。

分代收集算法基于对象的生命周期将内存分为不同的区域，通常为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。年轻代主要用于存储新创建的对象，而老年代用于存储存活时间较长的对象。分代收集算法可以减少垃圾回收的开销，提高回收效率。

以下是一些常见的垃圾收集器：

Serial收集器是一个单线程收集器，它在垃圾回收时暂停所有的应用线程。Serial收集器适用于客户端应用和小型服务器，因为它对内存和CPU资源要求较低。

ParNew收集器是Serial收集器的多线程版本。它在年轻代使用并行复制算法进行垃圾回收。ParNew收集器适用于多核处理器和需要较短暂停时间的应用。

Parallel Scavenge收集器是一个并行收集器，它在年轻代使用复制算法进行垃圾回收。Parallel Scavenge收集器关注吞吐量，通过在回收时使用多个线程来减少垃圾回收的总时间。

CMS收集器是一种并发收集器，主要用于老年代。它在垃圾回收时尽量减少应用线程的暂停时间。CMS收集器分为四个阶段：初始标记、并发标记、重新标记和并发清除。CMS收集器适用于对暂停时间敏感的应用。

G1收集器是一种并发收集器，它将堆划分为多个大小相等的区域。G1收集器可以预测垃圾回收的暂停时间，并根据暂停时间目标进行回收。G1收集器适用于大内存和低延迟要求的应用。

以上是垃圾回收的详细全面介绍，包括垃圾回收的概念、常用算法和垃圾收集器。掌握这些知识点有助于理解Java内存管理和性能优化。