# 10. JVM 垃圾回收算法有哪些？有何区别？
# 标准答案
JVM 中常见的垃圾回收算法有标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法以及分代回收算法。每种算法有不同的应用场景和优缺点。
- 标记-清除算法简单，但存在内存碎片问题；复制算法适用于年轻代，避免碎片化但有空间浪费；
- 标记-整理算法解决了碎片问题，但会导致对象的移动；
- 分代回收算法将堆分为多个区域，分别使用不同的回收算法，以优化垃圾回收的效率和性能。
# 答案解析
JVM的垃圾回收机制采用了多种回收算法，并根据不同的内存区域和对象的生命周期选择合适的算法。每种垃圾回收算法有其适用场景、优缺点，并且通过算法的不同组合来优化整个垃圾回收的效率和性能。
# 1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）
标记-清除算法是最基础的垃圾回收算法，其工作流程分为两步：
- 标记阶段：从GC Root对象开始，遍历整个对象图，标记所有可达的对象。
- 清除阶段：清除所有未标记的对象，将其占用的内存空间释放。
优点：
- 算法简单，容易实现。
- 不需要移动对象，因此不需要考虑对象的引用更新。
缺点：
- 内存碎片：标记-清除算法无法压缩内存，回收后会留下内存碎片，导致内存的有效使用降低。
- 性能不稳定：每次回收都需要对整个堆进行遍历和清理。
# 2. 复制算法（Copying）
复制算法将内存划分为两个相同大小的区域，每次只使用其中一个区域。当一个区域满时，回收该区域中存活的对象并将其复制到另一个区域中。此算法适用于年轻代的垃圾回收。
优点：
- 没有碎片问题：通过将存活对象复制到空闲区域，避免了内存碎片问题。
- 回收效率高：每次只需要遍历一部分内存，减少了回收的工作量。
缺点：
- 空间浪费：由于堆内存被分为两部分，每次只用一半，这可能导致内存空间的浪费。
- 不适用于老年代：老年代对象较多，使用复制算法会浪费过多内存空间。
# 3. 标记-整理算法（Mark-Compact）
标记-整理算法是标记-清除算法的优化版本。其工作流程如下：
- 标记阶段：从GC Root对象开始，标记所有可达的对象。
- 整理阶段：将所有存活的对象压缩到堆的一端，释放剩余的内存空间，避免碎片化。
优点：
- 解决了内存碎片问题：通过整理阶段，回收后的内存块紧凑，避免了碎片问题。
缺点：
- 性能消耗大：由于需要移动对象，整理阶段的性能消耗较高，尤其是涉及到大量对象时，可能导致停顿时间较长。
# 4. 分代回收算法（Generational Collection）
分代回收算法将堆内存划分为年轻代（Young Generation）、老年代（Old Generation）和永久代（Permanent Generation，JDK 8之前）/元空间（Metaspace，JDK 8及之后）三个区域。该算法基于对象的生命周期进行优化，假设大多数对象生命周期较短，而少数对象会存活较长时间。
年轻代回收：
- 使用复制算法，主要回收短生命周期的对象，效率较高。
老年代回收：
- 使用标记-整理算法或标记-清除算法，因为老年代中的对象生命周期较长，存活的对象比较少。
优点：
- 高效的回收策略：通过分代收集，提高了内存的利用率和回收效率。
- 针对性回收：年轻代和老年代分别采用不同的回收策略，避免了空间浪费和性能瓶颈。
缺点：
- 不适用于长时间存活的对象：在对象存活时间较长的情况下，老年代的垃圾回收可能会导致较长的停顿时间。
# 深入追问
- 为什么年轻代回收使用复制算法，老年代使用标记-整理算法？
- 垃圾回收时，为什么有时选择标记-整理而不是标记-清除？
- 分代回收如何根据对象的年龄分配不同的内存区域？
- 分代回收的优化策略有哪些？如何减少Full GC的频率？
# 相关面试题
- 什么是Java内存模型，如何与垃圾回收相关联？
- JVM的不同垃圾回收器有哪些？如何选择合适的回收器？
- 如何通过GC日志分析和优化垃圾回收过程？
- 垃圾回收的Stop-The-World事件如何影响应用性能？
