尊敬的读者们，大家好！我是小米，今天我将带领大家一起探索Java虚拟机（JVM）中备受瞩目的垃圾回收算法。作为软件开发者，我们对于JVM的垃圾回收算法必须有所了解，因为它直接影响着我们应用程序的性能和稳定性。让我们一起来揭开这个神秘的面纱吧！
复制算法
首先，让我们从JVM的年轻代（Young Generation）开始。年轻代的垃圾回收采用了一种被称为复制算法的方式。它的核心思想是将年轻代划分为两个相同大小的区域，通常是Eden区和两个Survivor区。当新对象产生时，它们会被分配到Eden区。当Eden区满时，触发一次MinorGC。
在MinorGC过程中，首先会对Eden区进行垃圾回收。所有存活的对象将会被复制到其中一个Survivor区，同时将Eden区和另一个Survivor区清空。这样一来，Eden区中会产生一些垃圾对象，这些垃圾对象会被回收掉，而Survivor区则存放着所有幸存下来的对象。
经过多次MinorGC后，仍然存活的对象将会被晋升到老年代（Old Generation）。这种复制算法的优点在于简单高效，实现容易，而且对于那些生命周期短的对象非常适用，因为这些对象往往在一次MinorGC后就会被回收掉，不会产生太多的垃圾。
但是，复制算法也存在一些缺点。首先，它需要额外的空间来存放复制后的对象，这就会增加系统的内存开销。其次，由于需要将存活的对象复制到Survivor区，所以这种算法在对象存活率较高时，复制的开销也会相应增加。因此，在实际应用中，需要根据具体的情况来选择合适的垃圾回收算法，以达到最佳的性能和效果。
标记清除
接下来，我们来看一下老年代的垃圾回收算法。老年代的垃圾回收采用的是标记清除算法，也被称为CMS（Concurrent Mark-Sweep）算法。相比于年轻代的复制算法，CMS算法更专注于解决老年代中的垃圾回收问题，以提高系统的性能和稳定性。
CMS算法分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。在标记阶段，垃圾收集器会遍历堆内存中的所有对象，并标记出所有活动对象。这个过程是并发执行的，也就是说，在标记的同时，应用程序可以继续执行，不会出现停顿。
一旦标记阶段完成，就会进入清除阶段。在清除阶段，垃圾收集器会清除所有被标记为垃圾的对象，将它们从内存中移除，以释放出空闲的内存空间。这个过程也是并发执行的，不会造成应用程序的停顿。
CMS算法的优点在于，它可以在不影响应用程序性能的情况下，实现对老年代的高效垃圾回收。通过并发标记和清除，CMS算法可以大大减少应用程序的停顿时间，提高系统的响应速度和性能。
然而，CMS算法也存在一些缺点。首先，由于标记和清除是并发执行的，所以在执行垃圾回收时，可能会消耗大量的CPU资源，导致应用程序的性能下降。其次，由于清除阶段需要遍历整个堆内存，所以清除过程可能会比较耗时，导致停顿时间较长。
标记整理
除了CMS算法，老年代还可以使用标记整理算法（Old Generation）。与标记清除算法类似，标记整理算法也分为两个主要阶段：标记阶段和整理阶段。
在标记阶段，垃圾收集器会遍历堆内存中的所有对象，并标记出所有活动对象。这个过程与标记清除算法相似，不同之处在于标记整理算法在标记完之后，会执行一次内存整理操作。
整理阶段的主要目标是将存活的对象向一端移动，以便在一端形成连续的空闲内存空间。这个过程会使得内存空间中的对象更加紧凑，减少内存碎片化，提高内存利用率。整理完成后，垃圾收集器会清除掉边界以外的所有对象，释放出空闲的内存空间。
标记整理算法的优点在于，它可以在内存中形成连续的空闲内存空间，减少了内存碎片化的问题，提高了内存利用率。与标记清除算法相比，标记整理算法不会产生大量的空闲碎片，从而减少了垃圾回收的停顿时间，提高了系统的响应速度和性能。
然而，标记整理算法也存在一些缺点。首先，整理阶段需要将存活的对象向一端移动，这个过程可能会比较耗时，导致停顿时间较长。其次，由于需要整理内存空间，所以标记整理算法的内存回收速度可能会比较慢，不够高效。
分代收集
现在，让我们来谈谈分代收集。分代收集是JVM中一种重要的垃圾回收策略，它根据对象的存活周期将堆内存划分为不同的代：年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。这种分代的思想基于两个假设：大多数对象的生命周期很短，而只有少数对象会存活较长时间。
年轻代主要用于存放新创建的对象，其中又将Eden区和Survivor区进行划分。年轻代的垃圾回收频率比较高，通常采用复制算法，以提高垃圾回收的效率。在年轻代中，对象的生命周期较短，因此在垃圾回收时，只需要对其中的对象进行少量的复制和清理，就可以有效地回收内存空间。
而老年代主要用于存放存活时间较长的对象，其中的垃圾回收频率较低。老年代的垃圾回收算法通常采用标记清除或者标记整理算法，以提高内存的利用率和系统的性能。由于老年代中的对象存活时间较长，因此在垃圾回收时，需要采用更复杂的算法和策略，以保证系统的稳定性和性能。
分代收集的优点在于，它根据对象的存活周期将堆内存进行了合理的划分，使得不同代可以采用不同的垃圾回收算法和策略，以达到最佳的性能和效果。通过将年轻代和老年代分开处理，可以减少垃圾回收的停顿时间，提高系统的响应速度和性能。
然而，分代收集也存在一些挑战和问题。首先，需要合理调整年轻代和老年代的比例和大小，以适应不同应用程序的特点和需求。其次，需要根据具体的情况来选择合适的垃圾回收算法和策略，以达到最佳的性能和效果。
GC术语
在Java虚拟机中，垃圾回收过程中经常听到的术语包括MinorGC、MajorGC和FullGC。这些术语代表了不同的垃圾回收阶段，针对不同的内存区域和垃圾回收策略。
首先，让我们来了解MinorGC。MinorGC通常发生在年轻代（Young Generation）内存区域，它的主要目标是清理年轻代中的垃圾对象。在MinorGC过程中，垃圾收集器会检查年轻代中的对象，并清除掉那些不再被引用的对象。这个过程通常是短暂的，不会对应用程序造成太大的停顿。
接下来是MajorGC，也称为Full GC。MajorGC通常发生在老年代（Old Generation）内存区域，它的主要目标是清理老年代中的垃圾对象。与MinorGC不同，MajorGC会同时清理整个堆内存，包括年轻代和老年代。这个过程通常会比MinorGC更耗时，可能会导致较长时间的停顿，对应用程序的性能产生一定的影响。
最后，我们来谈谈FullGC。FullGC是指对整个堆内存进行垃圾回收的过程，包括年轻代和老年代。与MajorGC相似，FullGC会同时清理整个堆内存，但通常在某些特殊情况下触发，例如堆内存已经完全被占满，或者由于某些异常情况导致了内存泄漏。FullGC的停顿时间通常会比MajorGC更长，对应用程序的性能影响更为显著。
对象优先在Eden区分配
在年轻代中，新创建的对象首先被分配到Eden区。Eden区的空间比较大，因此可以容纳大量的新对象。只有在Eden区已经满了之后，才会触发MinorGC，将存活的对象复制到Survivor区。
大对象直接进入老年代
对于大对象而言，直接将它们分配到老年代会更加高效。因为大对象的生命周期较长，经常需要在老年代中进行垃圾回收，而在年轻代中频繁地进行复制和清理会增加系统的开销。
长期存活的对象进入老年代
JVM会根据对象的存活时间来判断是否将其移动到老年代。如果一个对象经过多次MinorGC后仍然存活，那么它将被移动到老年代中，以减少年轻代的垃圾回收频率。
动态对象年龄判定
动态对象年龄判定是Java虚拟机中年轻代（Young Generation）垃圾回收的一项优化策略。该策略通过根据每次垃圾回收后存活对象的数量来动态调整对象晋升到老年代的年龄阈值，以更准确地确定对象的存活时间，从而提高垃圾回收的效率。
在Java虚拟机中，可以通过调整两个参数来设置动态对象年龄判定的行为：
-XX:MaxTenuringThreshold：这个参数用于设置对象晋升到老年代的最大年龄阈值。默认情况下，该值通常为15。当对象经历了15次MinorGC并存活下来时，就会被晋升到老年代。但是，通过调整这个参数，可以改变对象晋升的年龄阈值，以适应不同的应用场景。
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy：这个参数用于启用或禁用自适应的内存分配策略。当启用这个参数时，Java虚拟机会根据当前的应用程序行为和系统负载情况动态调整堆内存的大小，从而更好地适应不同的工作负载。这样一来，动态对象年龄判定可以更准确地根据实际情况来调整对象的年龄阈值，以达到最佳的垃圾回收效果。
通过合理地设置这些参数，可以更好地优化Java应用程序的性能和稳定性。例如，通过增大MaxTenuringThreshold的值，可以延迟对象晋升到老年代的时间，从而减少老年代的垃圾回收次数，提高系统的性能。而通过启用UseAdaptiveSizePolicy参数，可以让Java虚拟机根据应用程序的实际情况动态调整内存分配策略，从而更好地适应不同的工作负载，进一步提高垃圾回收的效率。
空间分配担保
空间分配担保是Java虚拟机中一项重要的内存分配优化机制。它的主要目的是确保在进行对象分配时，始终能够有足够的内存空间可供分配，从而避免频繁的垃圾回收和内存碎片化问题。
Java虚拟机通过调整相关参数来实现空间分配担保机制，其中最重要的参数是-XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly和-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction。
-XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly：这个参数用于指定是否仅在老年代达到某个预设的占用阈值时触发CMS垃圾回收。当设置为true时，只有在老年代达到了预设的占用阈值时，才会触发CMS垃圾回收。这样可以确保老年代始终有足够的空间可供分配，从而避免频繁的垃圾回收和内存碎片化问题。
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction：这个参数用于指定CMS垃圾回收的触发阈值，即老年代的占用比例。当老年代的占用比例达到了这个阈值时，就会触发CMS垃圾回收。通过调整这个参数，可以控制CMS垃圾回收的触发时机，以适应不同的应用场景和系统负载。
通过合理地设置这些参数，可以更好地优化Java应用程序的内存分配和垃圾回收性能。例如，通过设置UseCMSInitiatingOccupancyOnly参数为true，可以确保只有在老年代达到一定的占用阈值时才触发CMS垃圾回收，从而避免不必要的垃圾回收操作。而通过调整CMSInitiatingOccupancyFraction参数，可以根据应用程序的实际情况和系统负载来动态调整CMS垃圾回收的触发阈值，以达到最佳的垃圾回收效果。
END
通过对JVM垃圾回收算法的深入了解，我们可以更好地优化我们的应用程序，提高其性能和稳定性。希望本文能够对您有所帮助，也欢迎大家留言讨论，一起进步！感谢您的阅读！
