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Java垃圾回收机制是什么 Java GC算法与回收策略【详解】

煙雲
发布: 2025-12-14 19:59:03
原创
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Java GC通过可达性分析(从GC Roots出发)判断堆中对象是否存活,分代回收:Minor GC清理新生代,Full GC清理全堆及元空间;采用复制、标记-清除、标记-整理算法组合,不同收集器侧重吞吐量或低延迟。

java垃圾回收机制是什么 java gc算法与回收策略【详解】

Java垃圾回收(GC)机制是JVM自动管理堆内存的核心功能,它负责识别并回收不再使用的对象,释放内存空间,避免内存泄漏和溢出。它不处理、方法区或本地方法栈中的内存——这些区域的生命周期与线程或类加载周期绑定,天然具备确定性。GC真正聚焦的是堆中动态分配、生命周期不可预知的对象。

怎么判断一个对象该被回收

关键在于“是否还活着”,主流用的是可达性分析算法,不是引用计数法。

  • 从一组固定起点(GC Roots)出发,比如:虚拟机栈里正在用的局部变量、方法区的静态变量、常量池里的字符串、JNI调用中本地方法持有的对象
  • 顺着所有引用链往下找,能触达的对象就是存活的;找不到的,就被标记为可回收
  • 引用计数法虽然简单,但解决不了循环引用(如A.instance = B; B.instance = A),所以JVM没采用它

什么时候触发回收:分代是核心逻辑

基于“弱分代假说”(大多数对象朝生夕灭)和“强分代假说”(活久的对象更可能继续活),堆被划分为新生代和老年代,回收时机和方式不同:

  • Minor GC(Young GC):Eden区满时触发,只清理新生代。频率高、停顿短。存活对象会进入Survivor区,多次幸存后晋升到老年代
  • Major GC / Old GC:仅CMS收集器支持单独清理老年代;其他场景下,“Major GC”常被误用,实际多指Full GC
  • Full GC:回收整个堆(新生代+老年代)+ 方法区(元空间)。触发条件包括:老年代空间不足、显式调用System.gc()(不推荐)、元空间耗尽、CMS并发失败等。停顿时间长,应尽量避免

怎么回收:三种基础算法 + 分代组合

每种算法适配不同内存区域的特点:

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  • 复制算法:用于新生代。把Eden和一个Survivor中的存活对象复制到另一个Survivor,清空原区域。高效、无碎片,但浪费一半空间(现代默认Eden:S0:S1 = 8:1:1)
  • 标记-清除:先标记存活对象,再清除未标记的。适合老年代初期,但容易产生内存碎片,影响大对象分配
  • 标记-整理:在标记-清除基础上,把存活对象往一端移动,再清理边界外内存。解决碎片问题,但移动成本高,适用于老年代

常见回收器与选择倾向

不同收集器是上述算法的具体实现,侧重不同目标:

  • Serial / Serial Old:单线程,适合客户端小应用
  • ParNew + CMS:曾是主流低延迟组合(CMS已废弃)
  • Parallel Scavenge + Parallel Old:追求吞吐量优先,适合后台批处理
  • G1:面向服务端,可预测停顿时间,混合回收(新生代+部分老年代)
  • ZGC / Shenandoah:超低延迟(亚毫秒级STW),依赖读屏障、染色指针等新机制,适合金融、实时系统

基本上就这些。理解GC,重点不在背参数,而在于看清“对象怎么死”“什么时候动”“怎么动得又快又稳”。调优本质是根据业务特征,在吞吐、延迟、内存占用之间做取舍。

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