Java GC 机制理解¶
一、什么样的对象可以被回收¶
1. 引用计数法（已淘汰）¶
每个对象加一个计数器，被引用 +1，引用失效 -1。无法解决循环引用（A 引用 B、B 引用 A），Java 不用。
2. 可达性分析（Reachability Analysis）¶
从 GC Roots 出发，沿引用链搜索，不可达的对象就是可回收的。
GC Roots 包括：
- 虚拟机栈（栈帧中的局部变量表）引用的对象。
- 方法区中静态变量引用的对象。
- 方法区中常量引用的对象。
- 本地方法栈 JNI 引用的对象。
- 同步锁
synchronized持有的对象。 - JVM 内部引用（基本类型 Class、异常对象、类加载器）。
二、引用类型¶
| 类型 | 回收时机 |
|---|---|
强引用 StrongReference |
只要还活着就不回收 |
软引用 SoftReference |
内存不足时回收（缓存常用） |
弱引用 WeakReference |
下次 GC 必回收（ThreadLocalMap 的 key） |
虚引用 PhantomReference |
跟踪对象被回收的通知 |
三、分代收集理论¶
JVM 把堆分成新生代和老年代：
- 新生代（Young Gen）：对象朝生夕死，用复制算法。
- Eden : Survivor0 : Survivor1 = 8 : 1 : 1。
- Minor GC：在 Eden 满时触发，存活对象复制到 Survivor，年龄 +1。
- 老年代（Old Gen）：存活时间长的对象，用标记-清除或标记-整理。
- Major GC / Full GC：老年代满时触发。
对象进入老年代的条件：
- 年龄达到阈值（默认 15，
-XX:MaxTenuringThreshold）。 - 大对象直接进老年代（
-XX:PretenureSizeThreshold）。 - 动态年龄判断：Survivor 中相同年龄对象大小超过 Survivor 一半，年龄 ≥ 该年龄的直接进老年代。
- 空间分配担保：Minor GC 前检查老年代最大连续空间是否够新生代全部对象，不够则看是否允许担保失败。
四、垃圾收集算法¶
1. 标记-清除（Mark-Sweep）¶
标记可回收对象，然后清除。缺点：碎片多。
2. 复制算法（Copying）¶
把内存分成两块，每次用一块，GC 时把存活对象复制到另一块。无碎片，但浪费空间。新生代用。
3. 标记-整理（Mark-Compact）¶
标记后把存活对象向一端移动，然后清理边界外。老年代用。
4. 分代收集¶
新生代用复制，老年代用标记-整理。
五、常见垃圾收集器¶
| 收集器 | 分代 | 特点 |
|---|---|---|
| Serial / Serial Old | 新生代 / 老年代 | 单线程，Client 模式 |
| ParNew | 新生代 | Serial 多线程版，配合 CMS |
| Parallel Scavenge | 新生代 | 吞吐量优先 |
| Parallel Old | 老年代 | 吞吐量优先 |
| CMS | 老年代 | 低停顿，标记-清除，有碎片，JDK 9 废弃 |
| G1 | 整堆 | 分区化，可预测停顿，JDK 9 默认 |
| ZGC | 整堆 | 亚毫秒级停顿，TB 级堆 |
| Shenandoah | 整堆 | 与 G1 类似，并发整理 |
六、GC 触发条件¶
- Eden 区满 → Minor GC。
- 老年代满 → Full GC。
- 方法区满 / 常量池回收不了 → Full GC。
System.gc()建议（不保证）。- 空间分配担保失败。
面试加分
- 什么是 STW（Stop The World）？GC 时所有用户线程暂停。
- G1 的"Remembered Set"和"Card Table"用来跨代引用查找，避免全堆扫描。
- CMS 为什么会有碎片？标记-清除算法不整理。