JVM 的内存结构

JVM 的内存区域按功能分为多个部分，其中堆（Heap）和方法区（Method Area，JDK8 后为元空间 Metaspace）是垃圾回收的主要目标（因为这两个区域的内存分配和释放是动态的）。其他区域（如程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈）是线程私有且生命周期与线程一致，无需 GC（GC 就是垃圾回收）。

堆：存储对象实例（几乎存储所有对象都在这里分配），是 GC 最核心的区域。堆按对象存活周期可分为：
- 年轻代：分为 Eden 区和两个 Survivoe 区，用于存储新创建的对象，对象存活率低，回收频繁
- 老年代：存储存活时间较长的对象（多次年轻代回收仍然存活的对象就会被存储到老年代），存活率高，回收频率低
方法区：存储类信息，常量、静态变量，也会发生垃圾回收

垃圾回收

垃圾回收的本质是自动释放不再被使用地内存，解决手动管理内存容易出现的内存泄漏、内存溢出问题。我们需要考虑两个问题：哪些对象是垃圾？如何高效地回收这些垃圾。

STW：在垃圾回收的过程中，用户所有线程暂停执行
内存分配策略：对象优先在 Eden 区分配；Eden 区满时触发 Minor GC（年轻代回收）；多次 Minor GC 后仍存活的对象进入老年代；大对象直接进入老年代（避免频繁复制）。
类卸载：方法区的垃圾回收主要是 “类卸载”，当该类的实例已经被回收，该类就会被回收

判断垃圾：JVM 需要先确定哪些对象已经死亡

引用计数法：给每个对象设置一个引用计数器，被引用时+1，引用失效-1；当计数器为 0 时，认为对象可以回收。但是当 A 引用 B，B 引用 A 时，两者都不再被其他对象引用，计数器永远不为 0，导致无法回收。
可达性分析算法：以 “GC Roots” 为起点，向下搜索引用链（对象之间的引用关系形成的链条）；所有能被 GC Roots 直接或间接引用的对象都是 “存活的”，否则为 “垃圾”。GC Roots 必须时全局可访问且不会被回收的对象。
若对象 A 被 GC Roots 引用，A 引用 B，B 引用 C，则 A、B、C 均存活；若 A 不再被 GC Roots 引用，则 A、B、C 均为垃圾。
引用又分为 4 种强度：
强引用：最普通的引用（如 Object obj = new Object()），只要强引用存在，对象永远不会被回收。
软引用：用 SoftReference 包装，内存不足时才会被回收（适合缓存场景）。
弱引用：用 SoftReference 包装，内存不足时才会被回收（适合缓存场景）。
虚引用：用 PhantomReference 包装，唯一作用是在对象被回收时收到通知

垃圾回收算法

清除算法

通过可达性分析标记所有存活对象；遍历内存，回收所有未被标记的对象
优点：简单直接，无需移动对象
缺点：回收后空间不连续，大对象可能无法分配；效率低，标记和清除都需要遍历所有对象

复制算法

将内存分为大小相等的两块，只使用其中的一块；标记存活对象后，将所有存活对象复制到另一块，然后清空 A 块；
优点：复制后对象连续存储，无内存碎片；效率高，只需复制存活对象
缺点：内存利用率低，复制成本高

整理算法

标记存活对象，将所有对象整理到内存一端，然后直接清除边界以外的所有垃圾
优点：无内存碎片，内存利用率高；
缺点：整理需要移动对象，成本高

分代收集算法

将对象分为年轻代和老年代，年轻代用复制算法回收，老年代用清除、整理来回收

JVM 垃圾收集器

垃圾回收器时垃圾回收算法的具体实现