垃圾回收（Garbage Collection）详解

1. 垃圾回收的作用

• 自动管理内存，释放不再使用的对象空间，避免内存泄漏和内存溢出问题。

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2. 垃圾回收的触发时机

• 内存不足：堆内存不足时自动触发。
• 显式调用：通过System.gc()或Runtime.getRuntime().gc()请求。
• JVM自动判断：根据垃圾回收器的策略，在合适的时机执行。

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3. 如何判断对象是否可回收

• 可达性分析算法：

  • 判断对象是否可通过GC Roots直接或间接访问。
  • 不可达的对象即被认为是“垃圾”，可以回收。

• GC Roots包括：

  • 当前线程的局部变量。
  • 静态变量。
  • JNI引用等。

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4. 垃圾回收的过程

1. 标记：
   • 标记出所有可达的存活对象。
2. 清除：
   • 删除不可达的对象，释放其占用的内存。
3. 压缩（可选）：
   • 将存活对象整理到连续空间，减少内存碎片。

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5. JVM分代垃圾回收机制

• 新生代：
  • 包括Eden区和两个Survivor区，短生命周期对象回收频繁。
  • 使用“复制算法”，回收速度快。
• 老年代：
  • 存放生命周期较长的对象，GC频率较低。
  • 使用“标记-清除”或“标记-整理”算法。
• 元空间：
  • 存放类元数据（Java 8后取代永久代），使用本地内存。

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6. 常见垃圾回收器

Serial GC

• 单线程回收，适用于小内存环境。

Parallel GC

• 多线程回收，关注吞吐量。

CMS GC

• 并发标记清除，降低停顿时间，适合低延迟场景。

G1 GC

• 分区化管理内存，平衡吞吐量和延迟，适合大堆应用。

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7. 垃圾回收对性能的影响

• 停顿时间：Stop-The-World（STW）会暂停应用线程。
• GC频率：过于频繁的GC会降低系统性能。
• 内存碎片：某些GC（如CMS）可能会导致碎片问题。

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8. 优化垃圾回收的方式

• 调整JVM参数：
  • 如-Xms（初始堆大小）、-Xmx（最大堆大小）、-XX:+UseG1GC（使用G1 GC）。
• 分析GC日志，选择合适的垃圾回收器和配置。