垃圾回收算法介绍
1. 先明确：GC 算法要解决什么问题
垃圾回收算法的目标不是“把对象删掉”这么简单，而是在以下约束下做权衡：
- 停顿时间（Pause Time）：一次 GC 让业务停多久（STW）。
- 吞吐量（Throughput）：业务时间 / 总时间，吞吐优先的收集器会接受更长停顿。
- 内存占用（Footprint）：为了回收需要预留多少额外空间（复制算法需要 To-space）。
- 碎片与整理成本：是否会产生碎片、整理（Compaction）成本如何。
面试回答“有哪些 GC 算法”时，最好把每种算法的取舍讲清楚。
2. 标记-清除（Mark-Sweep）
2.1 基本流程
- 标记（Mark）：从 GC Roots 出发，标记所有可达对象。
- 清除（Sweep）：遍历堆，回收未标记对象占用的内存块。
2.2 优缺点
- 优点：实现相对简单，不要求把活对象搬来搬去。
- 缺点：容易产生内存碎片，导致大对象分配失败或频繁触发 GC。
3. 复制（Copying / Semi-space）
3.1 基本流程（典型：from/to）
- 把存活对象从 From 区复制到 To 区。
- 复制完成后，清空 From 区，交换 From/To 角色。
3.2 适用场景与代价
- 适合存活率低的场景：例如新生代对象“朝生夕死”。
- 代价是需要预留 To-space，空间换时间。
新生代常见 Eden + Survivor 的设计，本质上就是复制算法的工程化落地：Minor GC 时把存活对象从 Eden/Survivor 复制到另一个 Survivor，减少整理成本。
4. 标记-整理（Mark-Compact）
4.1 基本流程
- 标记可达对象。
- 将可达对象向一端移动（整理），让内存变成连续空间。
- 清理边界外的空间。
4.2 适用场景
老年代对象存活率高，复制算法成本太大，通常会使用标记-整理或其变体来解决碎片问题。
5. 分代收集（Generational GC）
分代不是一种“回收算法”，而是一种组织堆与选择算法的策略，核心依据是“分代假说”：
- 大部分对象很快就会变成垃圾（新生代）。
- 活得越久的对象越可能继续存活（老年代）。
因此 JVM 通常把堆分成新生代/老年代（以及元空间等），并对不同区域应用更合适的算法组合：
- 新生代：偏向复制，追求快速回收、低成本。
- 老年代：偏向标记-清除/标记-整理，处理高存活率对象与碎片。
6. 并发与增量
并发收集器为了减少停顿，会让“标记/清理/整理”的一部分与应用线程并发执行。此时对象引用关系会变化，需要用写屏障（Write Barrier）配合 Remembered Set 等结构，保证标记结果正确，避免漏标或多标。