JVM的内存回收及常见算法小结

什么是垃圾回收？

垃圾回收是指通过某些算法与过程，自动回收程序中不再被使用且占用内存的变量及对象等资源。JVM内置了垃圾回收机制，来管理Java程序使用的内存。垃圾回收可以帮助程序员有效地管理内存，减少内存泄露等问题。

JVM内存模型

JVM将内存分为三个区域：程序计数器、Java栈与Java堆。

• 程序计数器：记录当前线程运行的字节码指令地址。
• Java栈：线程私有，用于存放局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
• Java堆：所有线程共享，用于存放对象实例及数组等。

常用垃圾回收算法

1. 标记-清除（Mark-Sweep）

标记-清除算法依次标记所有活动对象，并在标记完成后清除所有没有被标记的对象。该算法会导致堆内存中产生大量的碎片，从而影响内存的分配。

示例：

public class MarkSweepGC {

    private static class TestObject {
        private byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1 MB
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<TestObject> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            list.add(new TestObject());
        }
        // do something
        list.clear();
        System.gc();
    }
}

2. 复制（Copy）

复制算法将可用内存分为两部分，每次只使用其中的一部分。当一部分的内存空间使用完后，将存活的对象复制到另一个内存中，然后清空当前内存空间。该算法可以避免碎片问题。

示例：

public class CopyGC {

    private static class TestObject {
        private byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1 MB
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<TestObject> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            list.add(new TestObject());
        }
        // do something
        list.clear();
        System.gc();
    }
}

3. 标记-复制（Mark-Compact）

标记-复制算法结合了标记-清除算法和复制算法的优点，它先标记所有存活对象，之后将存活对象都移动到一端，然后清除边界外的所有对象，从而避免了碎片化问题。

示例：

public class MarkCompactGC {

    private static class TestObject {
        private byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1 MB
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<TestObject> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            list.add(new TestObject());
        }
        // do something
        list.clear();
        System.gc();
    }
}

垃圾回收机制类型

JVM中有两种类型的垃圾回收器：串行垃圾回收器和并行垃圾回收器。

• 串行垃圾回收器：单线程工作，适用于单CPU环境，目标是能够最大化运行内存的吞吐量。
• 并行垃圾回收器：多线程工作，适用于多CPU环境，目标是尽可能缩短GC暂停时间，但是会牺牲一些吞吐量。

总结

以上是JVM的内存回收及常见算法的小结。在实际开发中，需要根据项目的特点选择合适的垃圾回收器与算法，并监控GC日志及内存占用情况，及时进行优化。