Java垃圾收集器与内存分配策略详解

什么是垃圾收集器？

Java垃圾收集器是Java虚拟机（JVM）提供的一种内存管理机制，它用于回收不再被程序引用的对象以节省内存空间。垃圾收集器通过对程序进行监控，可以自动发现未被引用的对象并将其回收。Java中的垃圾收集器大致可以分为如下四种：

• Serial
• Parallel
• Concurrent Mark Sweep (CMS)
• G1

内存分配策略

Java应用程序启动时，JVM会预留一定量的内存空间作为Java堆，用于存储对象。但是，Java堆中的内存空间是有限的，而且Java应用程序中创建的对象是不确定的，有可能创建大量的对象，容易导致内存溢出，因此，JVM采用了不同的内存分配策略，以确保Java应用程序在分配对象时的内存使用效率和安全性。

Java中常用的内存分配策略包括：

• 对象优先分配策略
• 大对象直接进入老年代
• 长期存活的对象进入老年代
• 空间分配担保

示例说明

对象优先分配策略

对象优先分配策略是当堆中的内存空间还比较充足时，JVM会优先分配空间给新建立的对象，由于这种分配策略的灵活性较高，所以被广泛应用。

class MyClass{
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            String str = new String();
            list.add(str);
        }
    }
}

在这个示例代码中，我们在for循环内，用了我们熟知的ArrayList存储了10000个字符串。由于在执行for循环时，内存空间还比较充足，因此JVM会优先为这些新建立的字符串对象分配空间。

长期存活的对象进入老年代

当一个对象经过多次垃圾收集后依然存活时，JVM会把这个对象划分为“长期存活”的对象，将其移动到老年代中。这种分配策略避免了短期存活对象对垃圾收集器的影响，提高了垃圾收集效率。

class MyClass{
    public static void main(String[] args) {
        byte[] arr1 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] arr2 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] arr3 = new byte[2 * 1024 * 1024];
        byte[] arr4 = new byte[4 * 1024 * 1024];
        byte[] arr5 = new byte[2 * 1024 * 1024];
    }
}

在这个示例代码中，我们使用new byte[]语句创建了5个字节数组对象，并分别赋予了越来越大的内存，这个时候，JVM会将arr1、arr2、arr3这三个对象划分为“短期对象”，加入到年轻代中进行垃圾回收处理；而arr4添加到老年代中。arr5在分配时空间不足，因此会触发一次年轻代垃圾回收(UnmanagedType Collection)。