JVM垃圾回收机制介绍

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JVM垃圾回收机制介绍

Java虚拟机(JVM)的垃圾回收(GC)机制是Java内存管理的核心部分，它自动回收不再使用的对象占用的内存空间。以下是JVM垃圾回收机制的主要要点：

基本原理

  1. ​自动内存管理​：开发者无需手动释放内存，由JVM自动完成
  2. ​可达性分析​：通过GC Roots(如栈帧中的局部变量、静态变量等)作为起点，标记所有可达对象
  3. ​分代收集​：根据对象生命周期将堆内存划分为不同区域

内存分代

JVM堆内存通常分为以下几代：

  1. ​新生代(Young Generation)​​

    • Eden区：新创建的对象首先分配在这里
    • Survivor区(From/To)：存放经过Minor GC后存活的对象
    • 采用"复制算法"进行回收

  2. ​老年代(Old Generation)​​

    • 存放长期存活的对象
    • 采用"标记-清除"或"标记-整理"算法

  3. ​永久代/元空间(PermGen/Metaspace)​​

    • 存放类元数据等信息(Java 8后改为Metaspace)

垃圾回收算法

  1. ​标记-清除(Mark-Sweep)​​

    • 标记所有需要回收的对象
    • 统一清除被标记对象
    • 会产生内存碎片

  2. ​复制算法(Copying)​​

    • 将内存分为两块，每次使用一块
    • 将存活对象复制到另一块
    • 适用于对象存活率低的场景(如新生代)

  3. ​标记-整理(Mark-Compact)​​

    • 标记存活对象
    • 将存活对象向一端移动
    • 清理边界外的内存
    • 避免内存碎片

  4. ​分代收集(Generational Collection)​​

    • 结合多种算法，针对不同代使用最适合的算法

垃圾回收器类型

  1. ​Serial收集器​：单线程，适合客户端应用
  2. ​Parallel/Throughput收集器​：多线程，追求高吞吐量
  3. ​CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器​：并发收集，减少停顿时间
  4. ​G1(Garbage-First)收集器​：面向服务端，可预测停顿时间
  5. ​ZGC和Shenandoah​：新一代低延迟收集器(Java 11+)

GC触发条件

  1. ​Minor GC/Young GC​：Eden区满时触发
  2. ​Major GC/Old GC​：老年代满时触发
  3. ​Full GC​：整个堆内存(包括方法区)进行回收

性能调优参数

常见JVM GC调优参数：

  • -Xms / -Xmx：初始/最大堆大小
  • -XX:NewRatio：新生代与老年代比例
  • -XX:SurvivorRatio：Eden与Survivor区比例
  • -XX:+UseG1GC：启用G1收集器

JVM的垃圾回收机制通过自动内存管理大大简化了开发工作，但理解其原理对于性能调优和解决内存相关问题至关重要。

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