10. 垃圾回收的算法
1. 垃圾回收
垃圾回收（Garbage Collection, GC）是一种自动内存管理机制，由程序（通常是运行时环境或虚拟机）自动检测和回收不再使用的内存对象，从而避免内存泄漏，减少程序员手动管理内存的负担。
为什么需要垃圾回收？
手动内存管理的痛点：
C/C++ 中需手动
malloc/free或new/delete，易出错：内存泄漏：忘记释放内存。
悬垂指针：释放后仍被引用。
重复释放：导致程序崩溃。
自动GC的优势：
减少程序员负担，提高开发效率。
避免内存泄漏和部分内存错误。
垃圾回收的典型过程
标记（Mark）
通过可达性分析，标记所有存活对象。
回收（Reclaim）
根据不同算法（如清除、复制、整理）回收垃圾内存。
压缩（可选，Compact）
整理内存碎片，提高后续分配效率。
垃圾回收的触发时机
主动触发：当内存不足时（如Java的
OutOfMemoryError前）。被动触发：定时或分代策略（如新生代满时触发Minor GC）。
哪些语言/环境依赖GC？
完全依赖：Java（JVM）、Python、Go、C#（.NET）、JavaScript（V8引擎）。
可选GC：Rust（需手动管理，但有第三方GC库）、Swift（ARC自动引用计数）。
无GC：C、C++（需手动管理）。
GC与内存泄漏
即使有GC，仍可能发生内存泄漏，例如：
无意识的对象保留（如全局集合未清理）。
长生命周期对象持有短生命周期对象的引用（如缓存未过期）。
非内存资源未释放（如文件句柄、数据库连接）。
GC的优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 避免内存泄漏和悬垂指针 | 占用额外CPU/内存资源 |
| 简化开发，提高安全性 | 不可预测的停顿（Stop-The-World） |
| 适合高抽象层级语言（如Java） | 难以处理实时性要求高的场景 |
垃圾回收是自动管理内存生命周期的技术，通过标记-清除、复制、分代等算法平衡内存效率和程序性能。它的存在让开发者更专注于业务逻辑，但需理解其原理以优化应用表现（如调整JVM参数）。
2. 常用的垃圾回收算法
- 标记清除算法
- 复制算法
- 标记整理算法
- 分代收集算法
1. 标记-清除算法（Mark-Sweep）
步骤：
标记：从根对象（如全局变量、栈变量）出发，遍历所有可达对象并标记为“存活”。
清除：扫描堆内存，回收未被标记的垃圾对象内存。
优点：简单直接，处理循环引用无压力。
缺点：产生内存碎片，分配效率下降；两次遍历（标记+清除）导致停顿时间较长。
2. 复制算法（Copying）
步骤：
将堆分为From和To两个等大空间。
将存活对象从From复制到To，并紧凑排列。
清空From，交换From和To的角色。
优点：无内存碎片，分配高效（指针碰撞）。
缺点：浪费一半内存空间；复制大对象开销大。
应用场景：Java新生代的Serial、ParNew等回收器。
3. 标记-整理算法（Mark-Compact）
步骤：
标记：同标记-清除。
整理：将存活对象向内存一端移动，消除碎片。
优点：无碎片，适合老年代。
缺点：移动对象成本高，停顿时间长。
应用场景：Java的CMS、G1回收器的老年代阶段。
4. 分代收集算法（Generational）
核心思想：根据对象存活周期划分内存区域（如新生代、老年代），对不同区域采用不同算法。
新生代：频繁回收，使用复制算法（如Java的Eden+Survivor区）。
老年代：较少回收，使用标记-清除或标记-整理。
优点：结合场景优化效率，减少全局停顿。
缺点：需处理跨代引用问题。
咱们后面说====================================================>
3. 问题总结
3.1 JVM 垃圾回收算法有哪些?
- 标记清除算法:垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除,效率高,有磁盘碎片，内存不连续。
- 标记整理算法:标记清除算法一样，将存活对象都向内存另一端移动，然后清理边界以外的垃圾，无碎片，对象需要移动，效率低。
- 复制算法:将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块,正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收;无碎片，内存使用率低。
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