JVM垃圾回收详解（HotSpot虚拟机）
一、对象存活判定
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引用计数法
• 原理：为对象添加引用计数器，引用时+1，失效时-1，计数器为0时判定可回收。
• 缺点：无法解决循环引用问题（如两个对象互相引用但无外部引用）。 -
可达性分析法
• 原理：从GC Roots出发，通过引用链判断对象是否可达。不可达对象被标记为可回收。
• GC Roots 类型：
◦ 虚拟机栈中局部变量引用的对象
◦ 方法区中类静态属性、常量引用的对象
◦ JNI（Native方法）引用的对象
◦ 所有被同步锁持有的对象 -
对象的两次标记过程
• 第一次标记：不可达对象被筛选是否需要执行finalize()方法（若未覆盖或已执行过则跳过）。
• 第二次标记：若对象未在finalize()中重新关联引用链，则被回收。
二、引用类型
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强引用（Strong Reference）
• 最常见的引用类型（如Object obj = new Object()）。
• 即使内存不足也不会被回收，可能导致OutOfMemoryError。 -
软引用（Soft Reference）
• 内存不足时回收，适合实现缓存（如SoftReference<String> softRef）。 -
弱引用（Weak Reference）
• 下一次GC时被回收（如WeakReference<String> weakRef）。
• 常用于WeakHashMap。 -
虚引用（Phantom Reference）
• 无法通过虚引用访问对象，仅用于跟踪对象被回收的活动（需配合ReferenceQueue）。
三、废弃常量与无用类
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废弃常量
• 常量池中的常量（如字符串"abc"）无任何引用时被回收。 -
无用类
• 满足以下条件：
◦ 所有实例已被回收。
◦ 加载该类的ClassLoader已被回收。
◦ 对应的Class对象未被引用，无法通过反射访问。
四、垃圾收集算法
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标记-清除（Mark-Sweep）
• 步骤：标记存活对象，清除未标记对象。
• 缺点：内存碎片、效率问题。 -
复制算法（Copying）
• 步骤：将内存分为两块，存活对象复制到另一块，清空原区域。
• 适用场景：新生代（Eden区、Survivor区）。
• 缺点：内存利用率低（默认新生代 Eden:S0:S1=8:1:1）。 -
标记-整理（Mark-Compact）
• 步骤：标记存活对象后，向一端移动并清理边界外内存。
• 适用场景：老年代。 -
分代收集算法
• 新生代：复制算法（对象存活率低）。
• 老年代：标记-清除或标记-整理算法（对象存活率高）。
五、分代模型（新生代与老年代）
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分代原因
• 不同对象生命周期差异大，分代可优化回收效率。
• 新生代对象存活时间短，适合高频回收；老年代对象存活时间长，低频回收。 -
对象晋升规则
• 年龄计数器：对象每熬过一次Minor GC，年龄+1。
• 阈值：默认15岁（可通过-XX:MaxTenuringThreshold调整）。
• 动态年龄判定：若某年龄对象总大小超过Survivor区50%（-XX:TargetSurvivorRatio），则直接晋升。
六、垃圾收集器
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Serial收集器
• 特点：单线程，STW（Stop-The-World）时间长。
• 适用场景：Client模式、小内存应用。 -
ParNew收集器
• 特点：Serial的多线程版本，与CMS配合使用。 -
Parallel Scavenge/Old收集器
• 特点：关注吞吐量（CPU利用率），适合后台计算任务。 -
CMS（Concurrent Mark Sweep）
• 步骤：初始标记（STW）→并发标记→重新标记（STW）→并发清除。
• 优点：低停顿。
• 缺点：内存碎片、CPU敏感。
• 淘汰：JDK9后标记为过时，JDK14移除。 -
G1（Garbage-First）
• 特点：
◦ 将堆划分为多个Region（默认2048个），优先回收价值高的Region。
◦ 可预测停顿时间（-XX:MaxGCPauseMillis）。
• 步骤：初始标记→并发标记→最终标记→筛选回收。
• 适用场景：大内存、低延迟要求（JDK9后默认）。 -
ZGC
• 特点：亚毫秒级停顿，支持16TB堆内存（JDK15正式可用）。
七、GC类型与触发条件
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Minor GC
• 区域：新生代（Eden区满时触发）。
• 特点：高频、快速。 -
Full GC
• 区域：整个堆（包括老年代、方法区）。
• 触发条件：
◦ 老年代空间不足。
◦ 方法区（元空间）不足。
◦ 空间分配担保失败（老年代连续空间不足）。
八、调优与监控
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参数调优
•-Xms/-Xmx：初始堆/最大堆大小。
•-XX:NewRatio：新生代与老年代比例。
•-XX:SurvivorRatio：Eden区与Survivor区比例。 -
工具
•jstat：监控GC状态。
•jmap：堆内存分析。
•VisualVM：图形化监控。
九、关键总结
• 分代模型：优化回收效率，不同区域采用不同算法。
• 引用类型：强引用不回收，软/弱引用根据内存压力回收，虚引用跟踪回收。
• 收集器选择：
• 低延迟：G1、ZGC。
• 高吞吐：Parallel Scavenge/Old。
• Full GC避免：合理分配内存，避免大对象直接进入老年代，监控元空间使用。
通过理解上述机制，可有效解决内存溢出问题，优化JVM性能。
