📅 最后修改于: 2023-12-03 14:43:04.813000 🧑 作者: Mango
在Java中，垃圾回收是一项内存管理机制，目的是在程序运行中自动回收空闲的内存空间，从而防止内存泄漏和内存溢出。Java虚拟机（JVM）垃圾回收机制是自动化的，程序员只需关注程序的逻辑实现，不必担心内存管理问题。
Java中的垃圾回收机制是基于可达性分析算法实现的。在这个算法中，垃圾回收器会从一组根对象开始对所有可达对象进行扫描，然后扫描对象引用，标记对象为被引用状态。任何未被标记的对象都将被回收。
在Java中，除了基本数据类型，所有其他对象都存储在堆中。当堆中的对象不再被引用时，该对象就称为垃圾。Java虚拟机会自动删除这些垃圾对象，并回收内存空间，从而避免内存泄漏。
Java虚拟机中有多种垃圾回收算法。其中，最常见的是标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法和分代收集算法。
标记-清除算法是最基本的垃圾回收算法。它通过两个阶段来回收垃圾：标记阶段和清除阶段。在标记阶段，垃圾回收器标记所有从根对象开始可达的对象；在清除阶段，垃圾回收器回收未被标记的对象。由于该算法对内存空间没有规划，因此可能会产生内存碎片，进而影响程序性能。
由于标记-清除算法会产生内存碎片，复制算法应运而生。该算法将堆内存分为两个区域：一个是存活区域，一个是空闲区域。在垃圾回收过程中，垃圾回收器将存活对象复制到空闲区域，并清除不需要的对象。该算法不会产生内存碎片，但需要额外的内存空间。
标记-整理算法是在标记-清除算法的基础上改进的。与标记-清除算法不同的是，整理算法会在标记阶段标记所有可达对象，并将它们移动到堆的一端。在清除阶段，垃圾回收器将不需要的对象全部清除，并将存活对象移动到另一端。这种算法不会产生内存碎片，但是会在整理过程中移动对象。
分代收集算法是当前Java虚拟机中最常用的垃圾回收算法。该算法基于两个原则：大部分对象很快就变得不再可用，生命周期长的对象可以存活更长时间。因此，Java虚拟机把堆分成年轻代和老年代，每个部分都用不同的算法进行回收。
年轻代中的对象存活时间很短，因此使用复制算法。年轻代划分为一个Eden区和两个Survivor区。对象首先在Eden区中分配，然后在移动到Survivor区。每次垃圾回收后，从Survivor区迁移到老年代的对象会增加它们的年龄。
老年代中的对象存活时间更长，因此使用标记-清除算法和标记-整理算法。老年代中的垃圾回收会频率很低，因此会影响程序性能。为了优化该算法，Java虚拟机使用记忆回收（card table），即只回收改变的部分，而不去检查整个老年代中的对象。
Java虚拟机中有多个垃圾回收器。每个垃圾回收器都有自己的内存管理机制和效率。在选择垃圾回收器时，应该根据程序的需求、硬件环境、内存大小等因素来考虑。以下是几个常见的垃圾回收器：
Serial收集器是最古老的垃圾回收器之一。它是单线程的，只适合运行在小型的JVM和单CPU的环境中。
Parallel收集器是多线程垃圾回收器，适用于多CPU的环境中。它会使用多线程来加速垃圾回收，但是会占用更多的CPU资源。
CMS收集器是一种基于标记-清除算法的垃圾回收器。该算法不会暂停整个Java虚拟机，因此不会影响程序的性能。但是由于它不会对内存空间进行整理，因此会产生内存碎片。
G1收集器是一种基于分代收集算法的垃圾回收器。它将堆内存分为多个区域，并使用复制算法和标记整理算法来回收垃圾。G1优化了内存分配和回收的速度，并有效减少了内存碎片的产生。它也是Java 9的默认垃圾回收器。
在Java中，垃圾回收机制使程序员不必担心内存管理问题，从而可以更加专注于程序的逻辑实现。Java虚拟机中的垃圾回收器和垃圾回收算法具有多样性，程序员可以根据程序的需求和硬件环境来选择最适合的垃圾回收器。