jvm垃圾回收算法有哪些？

**1. 标记清除算法** 先标记需清除的对象，之后统一回收。这种方法效率不高，会产生大量不连续的碎片。 **2. 标记整理算法** 先标记存活对象，然后让所有存活对象向一端移动，之后清理端边界以外的内存。 **3. 标记复制算法** 将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当使用的这块空间用完了，就将存活对象复制到另一块，再把已使用过的内存空间一次清理掉。 ### 分代收集算法 根据对象存活周期将内存划分为几块，不同块采用适当的收集算法。 - **新生代**：标记复制算法 - **老年代**：标记清除或标记整理算法 ### 垃圾收集器 **Serial 垃圾收集器** 单线程串行收集器，垃圾回收时必须暂停其他线程。 - 新生代：标记复制算法 - 老年代：标记整理算法 **ParNew 垃圾收集器** Serial 垃圾收集器的多线程版本。 - 新生代：标记复制算法 - 老年代：标记整理算法 **Parallel Scavenge 垃圾收集器** 注重吞吐量，适合高性能场景。 - 新生代：标记复制算法 - 老年代：标记整理算法 **CMS 垃圾收集器** 注重最短停顿时间，采用标记清除算法，分为初始标记、并发标记、并发预清理、并发清除、并发重置几个阶段。 **G1 垃圾收集器** 将堆划分为多个独立的区域（Region），新生代和老年代不再物理隔离，分为初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收四个阶段。

垃圾收集算法是内存管理中的重要技术，常见的垃圾收集算法包括标记-清除算法、复制算法、标记-压缩算法和分代收集算法。以下是对这些算法的简要介绍： 1. **标记-清除算法（Mark-Sweep）**： - **过程**：算法分为“标记”和“清除”两个阶段。首先标记出所有需要回收的对象，然后在标记完成后统一回收所有被标记的对象。 - **优点**：实现简单，不需要移动对象。 - **缺点**：容易产生内存碎片，导致内存利用效率低下。 2. **复制算法（Copying）**： - **过程**：将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完后，将存活的对象复制到另一块，然后清理掉已使用过的内存。 - **优点**：有效避免了内存碎片问题，适合对象存活率低的场景。 - **缺点**：需要两倍的内存空间，浪费了一半的内存。 3. **标记-压缩算法（Mark-Compact）**： - **过程**：标记过程与标记-清除算法相同，但在清除阶段不是直接回收对象，而是将所有存活的对象移动到内存的一端，清理端边界以外的内存。 - **优点**：避免了内存碎片问题，提高了内存利用效率。 - **缺点**：对象的移动增加了额外的开销。 4. **分代收集算法（Generational Collection）**： - **过程**：将Java堆划分为新生代和老年代，根据对象的存活时间采用不同的垃圾收集算法。新生代对象存活时间短，采用复制算法；老年代对象存活时间长，采用标记-清除或标记-压缩算法。 - **优点**：根据对象的特点选择最适合的收集算法，提高了垃圾收集的效率。 - **缺点**：需要维护不同代的对象，增加了实现的复杂性。 这些垃圾收集算法在不同的场景下有不同的适用性，现代垃圾收集器通常会结合多种算法，以达到最佳的性能和效率。

常见的内存分配策略如下： 1. **新生代分配**：大多数对象在新生代的 Eden 区分配，当 Eden 区没有足够空间时，会触发一次 Minor GC。 2. **大对象直接进入老年代**：大对象需要连续的内存空间，无法在新生代容纳时，会直接在老年代分配。 3. **对象晋升老年代**：对象在新生代经过一次 Minor GC 仍然存活，且可以被 Survivor 区容纳，年龄设为 1，每经历一次 Minor GC 年龄增加 1，当年龄达到一定值（默认 15），对象会被晋升到老年代。 4. **Survivor 区晋升规则**：如果 Survivor 区中相同年龄的对象总大小超过 Survivor 的一半，年龄不小于该年龄的对象会直接晋升到老年代。 5. **老年代分配担保**：在进行 Minor GC 之前，JVM 会检查老年代的最大可用连续空间是否大于新生代对象总空间，如果满足则进行 Minor GC，否则检查 `HandlePromotionFailure` 参数是否允许担保失败，如果允许则会根据历次晋升老年代对象的平均大小决定是否继续 Minor GC，否则会触发 Full GC。

### G1算法 G1（Garbage-First）垃圾回收算法是JDK 1.9后的默认垃圾回收器，旨在保持高回收率的同时减少停顿时间。其主要特点如下： 1. **增量式清理**：G1每次只清理一部分内存，而不是全部清理，以保证停顿时间不会过长。 2. **取消年轻代与老年代的物理划分**：虽然取消了物理划分，但仍属于分代收集器。G1将堆分为若干个逻辑区域（region），一部分用于年轻代，一部分用于老年代，还有一些用于存储巨型对象的分区。 3. **标记-清除和复制移动**：G1会遍历所有对象，标记引用情况，清除对象后对区域进行复制移动，以整合碎片空间。 **年轻代回收**： - 采用复制算法进行并行收集，会触发Stop-The-World（STW）。 **老年代回收**： - 会与年轻代一起回收。 **回收过程**： 1. **初始标记**：完成堆root对象的标记，会触发STW。 2. **并发标记**：GC线程和应用线程并发执行。 3. **最终标记**：完成三色标记周期，会触发STW。 4. **复制/清除**：优先对可回收空间较大的区域进行回收。 ### ZGC算法 ZGC（Z Garbage Collector）是一种高效的垃圾回收算法，专为大堆内存设计，能够处理TB级别的堆，目标是将回收停顿时间控制在10ms以下。其主要特点如下： 1. **着色指针**：利用指针的高位比特位记录对象状态信息。 2. **读屏障**：用于支持并发标记和重定位。 3. **并发处理**：GC线程和应用线程并发执行垃圾回收任务。 4. **基于region**：类似G1，将堆划分为多个region。 5. **内存压缩**：对内存进行整理以减少碎片。 **回收过程**： 1. **roots标记**：标记root对象，会触发STW。 2. **并发标记**：利用读屏障与应用线程一起运行标记，可能会触发STW。 3. **清除**：清理标记为不可用的对象。 4. **roots重定位**：对存活的对象进行移动，以腾出大块内存空间，减少碎片产生。重定位最开始会触发STW，但时间取决于重定位集与对象总活动集的比例。并发重定位与并发标记类似。 这些算法在不同的场景下都有各自的优势和适用性，现代垃圾回收器会综合运用这些技术以达到最佳的性能和效率。 

垃圾回收算法一般有四种  ### 标记-清除算法(一般用于老年代) 就是对要回收的对象进行标记，标记完成后统一回收。（CMS垃圾收集器使用这种） **缺点**： #### 效率不稳定 执行效率不稳定，有大量对象时，并且有大量对象需要回收时，执行效率会降低。 #### 内存碎片化 内存碎片化，会产生大量不连续的内存碎片。（内存碎片只能通过使用分区空闲分配链表来分配内存） ### 标记-复制算法(一般用于新生代) 就是将内存分为两块，每次只用其中一块，垃圾回收时将存活对象，拷贝到另一块内存。（serial new，parallel new和parallel scanvage垃圾收集器） **缺点**： #### 不适合存活率高的老年代 存活率较高时需要很多复制操作，效率会降低，所以老年代一般不使用这种算法。 #### 浪费内存 会浪费一半的内存， 解决方案是新生代的内存配比是Eden:From Survivor: To Survivor = 8比1比1 每次使用时，Eden用来分配新的对象，From Survivor存放上次垃圾回收后存活的对象，只使用Eden和From Survivor的空间，To Survivor是空的，垃圾回收时将存活对象拷贝到To Survivor，当空间不够时，从老年代进行分配担保。 ### 标记-整理算法(一般用于老年代) 标记-整理算法跟标记-清除算法适用的场景是一样的，都是用于老年代，也就是存活对象比较多的情况。标记-整理算法的流程就是让存活对象往内存空间一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。（parallel Old和Serial old收集器就是采用该算法进行回收的） #### 吞吐量高 移动时内存操作会比较复杂，需要移动存活对象并且更新所有对象的引用，会是一种比较重的操作，但是如果不移动的话，会有内存碎片，内存分配时效率会变低，所以由于内存分配的频率会比垃圾回收的频率高很多，所以从吞吐量方面看，标记-整理法高于标记-清除法。 #### 延迟高 但是由于需要移动对象，停顿时间会比较长，垃圾回收时延迟会高一些，强调低延迟的CMS收集器一般是大部分时候用标记-清除算法，当内存碎片化程度达到一定程度时，触发Full GC，会使用标记-整理算法清理一次。 ### 分代收集算法 弱分代假说：就是绝大部分对象都是朝生夕灭。 强分代假说：熬过越多次垃圾收集的对象就越难以消忙。 就是现在的系统一般都比较复杂，堆中的对象也会比较多，如果使用对所有对象都分析是否需要回收，那么效率会比较低，所以有了分代收集算法，就是对熬过垃圾回收次数不同的对象进行分类，分为新生代和老年代，采用不同回收策略。 新生代存活率低，使用标记-复制算法。新生代发生的垃圾收集交Minor GC，发生频率较高 老年代存活率高，使用标记-清除算法，或者标记-整理算法。（CMS垃圾收集器一般是多数时间采用标记-清除算法，内存碎片化程度较高时，使用标记-整理算法收集一次）。老年代内存满时会触发Major GC（Full GC），一般触发的频率比较低。