在 JVM 中，垃圾回收（GC）是核心機制之一。為了提升性能與內存利用率，JVM 采用了多種垃圾回收算法。本文總結了 四種常見的 GC 算法，并結合其優缺點與應用場景進行說明。
1. 標記-清除（Mark-Sweep）
工作流程
標記：從 GC Roots 出發，標記所有存活對象。
清除：回收未標記的對象，釋放內存空間。
優點
實現簡單。
不需要對象移動。
缺點
會產生 內存碎片，導致大對象分配困難。
標記和清理效率相對較低。
應用
常用于 老年代（Old Generation） 的早期實現。
2. 標記-整理（Mark-Compact）
工作流程
標記：標記存活對象。
整理：將存活對象移動到一端，按順序排列，清理邊界外的內存。
優點
消除了 內存碎片。
內存利用率更高。
缺點
需要移動對象，成本較高（復制和更新引用）。
應用
常用于 老年代。
👉 老年代對象存活率高、體積大，不能用復制算法（浪費內存），也不適合只用標記-清除（碎片多），因此更適合標記-整理。
3. 復制算法（Copying）
工作流程
將內存分為兩塊相等的區域（From、To）。
每次只使用一塊區域（From）。
GC 時，把存活對象復制到另一塊區域（To），然后清空 From。
優點
無內存碎片。
內存分配只需移動指針，效率高。
缺點
內存利用率低（只能使用一半空間）。
復制存活對象需要開銷。
應用
常用于 新生代（Young Generation）。
👉 新生代對象生命周期短，大部分很快被回收，存活率低，復制的開銷不大。
4. 分代收集（Generational Collection）
核心思想
不同對象的生命周期不同，采用不同的回收算法：
新生代：存活率低 → 使用 復制算法，效率高。
老年代：存活率高、對象大 → 使用 標記-清除 或 標記-整理。
優點
綜合利用不同算法的優勢。
性能和內存利用率較高。
缺點
實現復雜。
應用
HotSpot JVM 主流實現就是基于分代收集思想的（新生代 + 老年代）。
總結對比表
| 算法 | 原理 | 優點 | 缺點 | 應用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 標記-清除 | 標記存活對象，清理未標記對象 | 實現簡單 | 有碎片，效率低 | 老年代（早期） |
| 標記-整理 | 標記存活對象并移動整理 | 無碎片 | 對象移動，成本高 | 老年代 |
| 復制算法 | 復制存活對象到另一塊區域 | 快，無碎片 | 浪費內存（50%利用率） | 新生代 |
| 分代收集 | 新生代復制 + 老年代標記整理 | 綜合性能好 | 實現復雜 | 主流 JVM 使用 |
總結：
新生代：對象生命周期短 → 復制算法。
老年代：對象大、存活率高 → 標記-整理。
分代收集：融合多種算法，實際生產環境的主流方案。
