[面试题] JVM有哪些垃圾回收算法？

📖 版块 A：知识讲解版 (温故知新)

• 标记-清除算法 (Mark-Sweep)：

  • 过程：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，标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。
  • 缺点：效率不稳定（对象多时标记慢）；产生大量不连续的内存碎片，导致大对象无法分配内存。

• 标记-复制算法 (Copying)：

  • 过程：将内存分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块内存用完时，将还存活的对象复制到另一块上面，然后把已使用过的内存空间一次清理掉。
  • 优点：实现简单，运行高效，无碎片。
  • 缺点：内存利用率低（浪费了一半空间）。现代 JVM 常用 Eden:Survivor = 8:1:1 的比例来优化。

• 标记-整理算法 (Mark-Compact)：

  • 过程：标记阶段与“标记-清除”一样，但后续步骤是让所有存活的对象都向内存空间一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。
  • 优点：解决了空间碎片问题，且不需要浪费一半内存。
  • 缺点：移动存活对象并更新引用地址是一项沉重的工作，会带来较长的 Stop The World (STW)。

• 分代收集理论 (Generational Collection)：

  • 核心思想：根据对象存活周期的不同将内存分为几块（新生代、老年代）。
  • 应用：新生代对象“朝生夕死”，适合用“复制算法”；老年代对象存活率高，适合用“标记-清除”或“标记-整理”。

🎤 版块 B：面试实战版 (高手逐字稿)

Q：JVM 有哪些垃圾回收算法？

💬 高手逐字稿：

JVM 的垃圾回收算法并不是孤立存在的，它们的设计核心是围绕着“分代收集理论”展开的。目前主流的算法主要有三种：标记-清除、标记-复制以及标记-整理。

首先是标记-清除算法。它是最基础的算法，分为标记存活对象和清除未标记对象两个阶段。它的主要问题是会产生大量的内存碎片。如果碎片过多，后续分配大对象时即便总空间够，也会因为找不到连续空间而频繁触发 Full GC。所以现在的收集器很少单独使用它，通常是作为其他算法的补充。

其次是标记-复制算法。为了解决碎片和效率问题，它将内存分为两块，只把存活对象拷贝到另一半。这种算法在“新生代”里效率极高，因为新生代 90% 以上的对象都是朝生夕死的，拷贝量很小。虽然它有空间浪费的问题，但现在的 HotSpot 虚拟机通过把新生代划分为 Eden 和两个 Survivor 区，把空间浪费降低到了 10%。

最后是标记-整理算法。它主要针对“老年代”设计的。老年代对象存活率高，不适合复制。它在标记之后，会让所有存活对象向内存的一端移动，然后清理掉边界外的内存。这样既解决了碎片问题，又不用浪费一半内存。但代价是，移动对象并修改引用地址是一个非常耗时的操作，会增加 STW（Stop The World）的时间。

这里有一个容易被忽略的细节：到底该不该移动对象？

这是一个性能权衡的��题。如果移动对象（如标记-整理），虽然回收时 STW 变长，但因为内存规整，后续分配对象速度极快；如果不移动对象（如标记-清除），回收虽然快，但分配内存时需要维护“空闲列表”，且会有碎片。

比如 CMS 收集器，它追求低延迟，所以平时用标记-清除，只有当碎片多到无法分配时，才会退化到 Serial Old 使用标记-整理；而像吞吐量优先的 Parallel Scavenge 收集器，则直接基于标记-整理。最新的 G1 和 ZGC 则更加智能化，它们在局部使用复制算法，全局看更接近整理，通过这种方式在吞吐量和延迟之间达到一个极致的平衡。