Java 垃圾回收机制 GC 完全指南，让你彻底理解 JVM 运行原理

Java 垃圾回收机制是 Java 虚拟机 (JVM) 中一项重要的内存管理机制，它负责回收不再使用的对象，释放内存空间，防止内存溢出和内存泄露。在 Java 程序运行过程中，会不断地创建和销毁对象，如果 JVM 不及时回收这些不再使用的对象，就会导致内存溢出或内存泄露问题。

1. GC 的基本原理

GC 的基本原理是通过判断对象是否存活（是否是垃圾）来回收内存空间。可以判断对象是否存活的方法有两种：引用计数算法和可达性分析算法。

引用计数算法是一种简单直观的对象存活判断方法，它通过维护每个对象的引用计数来确定对象是否存活。当一个对象的引用计数为 0 时，则认为该对象已经死亡，可以被回收。但是，引用计数算法无法解决循环引用的问题，因为循环引用的对象互相引用，导致它们的引用计数永远不会为 0，从而无法被回收。

可达性分析算法是一种更加复杂的存活判断方法，它通过从根节点开始，逐层遍历对象，如果某个对象无法从根节点到达，则认为该对象已经死亡，可以被回收。可达性分析算法可以解决循环引用的问题，因此它是目前 Java 中使用最多的存活判断算法。

2. GC 的算法

Java 中常见的 GC 算法有标记清除算法、复制算法、标记压缩算法和分代收集算法。

标记清除算法是一种最简单的 GC 算法，它通过标记存活的对象，然后清除未标记的对象来回收内存空间。标记清除算法的缺点是效率较低，因为需要遍历两次堆内存，一次标记存活对象，一次清除死亡对象。

复制算法是一种相对高效的 GC 算法，它通过将堆内存划分为两块相等大小的区域，每次只使用其中一块区域，当一块区域满了之后，将存活的对象复制到另一块区域，然后回收掉旧的区域。复制算法的缺点是需要两倍于堆内存大小的内存空间。

标记压缩算法是一种介于标记清除算法和复制算法之间的 GC 算法，它通过标记存活的对象，然后将存活的对象压缩到一起，最后回收掉空闲的内存空间。标记压缩算法的效率比标记清除算法高，但是比复制算法低。

分代收集算法是一种结合了多种 GC 算法的 GC 算法，它将堆内存划分为不同的代，如年轻代、老年代等，并针对不同的代使用不同的 GC 算法。分代收集算法可以提高 GC 的效率和性能。

3. GC 的类型

Java 中常见的 GC 类型有增量式垃圾回收和并发垃圾回收。

增量式垃圾回收是一种在应用程序运行过程中逐步进行的垃圾回收，它不会导致应用程序的暂停。增量式垃圾回收的优点是可以减少应用程序的暂停时间，但缺点是会降低应用程序的性能。

并发垃圾回收是一种在应用程序运行过程中同时进行的垃圾回收，它不会导致应用程序的暂停。并发垃圾回收的优点是可以提高应用程序的性能，但缺点是可能会导致应用程序的吞吐量下降。

4. GC 的性能调优

Java GC 的性能调优是一个复杂的话题，需要根据应用程序的具体情况进行调整。常见的 GC 性能调优方法有以下几点：

调整堆内存大小：适当调整堆内存大小可以减少 GC 的次数，从而提高应用程序的性能。

调整垃圾回收器：Java 中提供了多种不同的垃圾回收器，应用程序可以根据自己的需求选择合适的垃圾回收器。

使用逃逸分析：逃逸分析是一种静态分析技术，它可以识别出不会逃逸出方法或线程的对象，从而减少这些对象的 GC 次数。

使用内存池：内存池是一种内存管理技术，它可以将不同类型的数据存储在不同的内存区域，从而提高内存的利用率和减少 GC 的次数。

5. 结语

Java 垃圾回收机制 GC 是 Java 虚拟机 (JVM) 中一项重要的内存管理机制，它负责回收不再使用的对象，释放内存空间，防止内存溢出和内存泄露。Java GC 有多种算法和类型，应用程序可以根据自己的需求选择合适的 GC 算法和类型，并进行相应的性能调优，以提高应用程序的性能和稳定性。