可达性分析（Reachability Analysis）
垃圾回收的核心机制是通过可达性判断对象是否存活。从GC Roots（如虚拟机栈、静态变量、本地方法栈等）出发，遍历引用链，未被引用的对象判定为垃圾。
示例代码：
Objectobj=newObject();// obj为GC Roots的强引用obj=null;// 对象不可达，成为垃圾分代收集理论（Generational Hypothesis）
基于对象生命周期将堆分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。新生代对象存活率低，适合高频回收；老年代对象存活率高，适合低频回收。
标记 - 清除算法（Mark-Sweep）
过程：标记所有可达对象，清除未标记对象。
缺点：内存碎片化，分配大对象时可能触发Full GC。
优点：实现简单，适用于老年代。
适用场景：CMS收集器的老年代回收阶段。
标记 - 整理算法（Mark-Compact）
过程：标记后将存活对象向内存一端移动，清理边界外内存。
缺点：移动对象导致停顿时间较长。
优点：避免碎片化，适合老年代。
适用场景：Serial Old和Parallel Old收集器。
复制算法（Copying）
过程：将内存分为两块，存活对象复制到另一块后清空当前块。
缺点：内存利用率仅50%。
优点：高效无碎片，适合新生代。
适用场景：Serial、ParNew等新生代收集器。
示例参数：
-XX:SurvivorRatio=8# Eden与Survivor区比例分代收集算法（Generational Collection）
过程：新生代用复制算法，老年代用标记-清除或标记-整理。
缺点：需处理跨代引用。
优点：平衡吞吐量与停顿时间。
新生代收集器
Serial
- 算法：复制算法
- 特点：单线程，STW（Stop-The-World）
- 适用场景：客户端模式或小内存应用
ParNew
- 算法：复制算法
- 特点：多线程版Serial，需与CMS配合
- 适用场景：服务端多核环境
Parallel Scavenge
- 算法：复制算法
- 特点：关注吞吐量（Throughput）
- 参数示例：
-XX:MaxGCPauseMillis=100# 最大停顿时间目标
老年代收集器
CMS (Concurrent Mark Sweep)
- 算法：标记-清除
- 特点：并发标记，低停顿
- 缺点：碎片化，并发模式失败时退化为Serial Old
- 适用场景：响应优先的系统
G1 (Garbage-First)
- 算法：分区（Region）标记-整理
- 特点：可预测停顿模型，兼顾吞吐与延迟
- 参数示例：
-XX:G1HeapRegionSize=4m# 分区大小
GC 触发条件
Minor GC：Eden区满时触发，存活对象移至Survivor或晋升老年代。
Full GC：老年代不足、元数据区不足或显式调用System.gc()触发。
GC 日志分析
开启日志：
-XX:+PrintGCDetails -Xloggc:gc.log关键指标：
GC pause time：停顿时间Heap usage：回收前后堆占用
JVM 参数调优示例
-Xms4g -Xmx4g# 固定堆大小避免动态调整-XX:+UseG1GC# 启用G1收集器-XX:MaxGCPauseMillis=200# 目标停顿时间常见问题
频繁 Full GC
- 原因：老年代空间不足或内存泄漏。
- 解决：检查对象晋升策略，调整
-XX:MaxTenuringThreshold。
OOM
- 原因：堆不足或直接内存溢出。
- 解决：分析堆转储（
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError）。
收集器对比
| 收集器 | 停顿时长 | 吞吐量 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| Serial | 长 | 中 | 客户端/小内存 |
| Parallel | 中 | 高 | 后台计算任务 |
| G1 | 可控 | 中高 | 大堆低延迟需求 |
监控工具
- 命令行：
jstat -gcutil <pid> - 可视化：VisualVM、Grafana + Prometheus
未来趋势
- ZGC：亚毫秒级停顿，适用于超大堆（JDK15+生产可用）。
- Shenandoah：并发整理，与G1竞争（JDK12+）。
通过合理选择算法和收集器，结合日志分析与参数调优，可显著提升Java应用性能。
