【编程底层思考】垃圾收集机制，GC算法，垃圾收集器类型概述

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Java的垃圾收集（Garbage Collection，GC）机制是Java语言的一大特色，它负责自动管理内存的回收，释放不再使用的对象所占用的内存。以下是对Java垃圾收集机制的详细介绍：

一、垃圾收集机制概述：

• 对象存活判断：垃圾收集器定期检查堆内存中的对象，判断哪些对象是“垃圾”，即不再被任何引用链直接或间接引用的对象。
• 内存回收：将判断为垃圾的对象占用的内存进行回收，以便重新使用。

二、垃圾收集算法：

1. 标记-清除（Mark-Sweep）： - 首先标记所有需要回收的对象。 - 然后统一回收所有被标记的对象。
   • 缺点：效率不高，会产生内存碎片。
2. 标记-清除-整理（Mark-Sweep-Compact）： - 在标记-清除的基础上增加了整理的过程，将存活的对象向一端移动，解决内存碎片问题。
3. 复制（Copying）： 将内存分为两个区域，每次只使用一个区域。垃圾收集时，将存活的对象复制到另一个区域，并清空当前区域。
   • 优点：简单且高效，没有内存碎片问题。
   • 缺点：内存使用效率低（只有50%）。
4. 增量收集（Incremental）： - 将垃圾收集过程分步骤执行，每次只收集一部分对象，减少GC暂停时间。
5. 分代收集（Generational Collection）： - 基于对象生命周期的不同，将堆内存分为新生代和老年代，采用不同的收集策略。

三、垃圾收集器类型：

Java虚拟机提供了多种垃圾收集器，以适应不同的应用场景和性能需求。以下是一些常见的垃圾收集器：

1. Serial收集器： - 单线程收集器，使用复制算法，适合单核处理器或小型应用。
2. ParNew收集器： - Serial收集器的多线程版本，使用复制算法。
3. Parallel收集器： - 使用多线程和标记-清除-整理算法，目标是提高吞吐量，适合科学计算等后台应用。
4. CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器： - 以最小化GC暂停时间为目标，使用标记-清除算法，适合需要较低延迟的应用。
5. G1（Garbage-First）收集器： - 一种服务器端的收集器，将堆分割成多个区域，可以并行和增量地收集，减少GC暂停时间。
6. ZGC（Z Garbage Collector）和Shenandoah： - 低延迟收集器，可以处理数TB级别的堆内存，GC暂停时间与堆大小无关。
7. Epsilon收集器： - 一个无操作的收集器，不进行垃圾收集，主要用于性能测试。
8. GC简史：
   • 从JDK 1.3的Serial/GC，到JDK 1.4的Parallel GC，再到JDK 5的CMS，JDK 7的G1，以及JDK 11的ZGC和Shenandoah，Java的垃圾收集器不断进化，以满足日益增长的性能和内存管理需求。
     每种垃圾收集器都有其特定的使用场景和优缺点，开发者可以根据应用的特点和性能要求选择合适的垃圾收集器。

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