学习Java一定要知道的垃圾收集器

垃圾收集的概念

在Java编程中，我们不需要像C++一样手动分配和释放内存空间，因为Java有垃圾回收机制。垃圾回收机制是指，在运行程序时，Java虚拟机会自动监测哪些内存空间不再被程序使用，然后释放这部分空间，称为垃圾回收。

垃圾收集的原理

Java虚拟机中的垃圾收集器使用的是分代垃圾收集算法。这种算法认为，内存中的对象大多数都是短时间存在的，因此使用不同的垃圾收集策略对不同代（新生代和老年代）的对象进行管理，可以提高垃圾收集的效率。新生代使用的是复制算法（Copying）来实现垃圾收集，老年代则使用标记-清除算法（Mark-Sweep）和标记-整理算法（Mark-Compact）。

新生代垃圾收集算法

新生代垃圾收集算法中，将新对象放入一个划分为两个区域的区域内，分别是Eden区和Survivor区。新生成的对象都会进入Eden区，当Eden区满时，还存活的对象会被移动到Survivor区。当Survivor区满时，会将存活的对象移动到另一个Survivor区，这个过程称为“Minor GC”。

老年代垃圾收集算法

老年代垃圾收集算法中，使用的是标记-清除算法（Mark-Sweep）和标记-整理算法（Mark-Compact）。标记-清除算法会先标记出所有存活的对象，然后清除没有被标记的对象。这种方式会产生内存碎片，需要利用标记-整理算法来进行内存整理，将所有存活的对象向一端移动，然后清理边界外的无用内存。

常见的垃圾收集器

Java虚拟机中内置了多种垃圾收集器，包括串行收集器、并行收集器、CMS收集器和G1收集器等。以下是对几种常见垃圾收集器的简要介绍：

串行收集器

串行收集器使用单线程进行垃圾收集，适合于单个核CPU的环境。它可以通过设置参数“-XX:+UseSerialGC”来使用，它在新生代中使用复制算法，在老年代中使用标记-整理算法。

并行收集器

在多核CPU的环境中，可以使用并行收集器（Parallel Collector）。并行收集器可以通过设置参数“-XX:+UseParallelGC”来启用。在新生代中，也使用的是复制算法，在老年代使用标记-整理算法。

CMS收集器

CMS收集器（Concurrent Mark and Sweep Collector）是一种以最小停顿时间为目标的垃圾收集器。它可以通过设置参数“-XX:+UseConcMarkSweepGC”来使用。它在新生代中使用复制算法，在老年代中使用标记-清除算法和标记-整理算法。

G1收集器

G1收集器（Garbage First Collector）是JDK7中引入的新的垃圾收集器。它使用分代收集算法，可以根据对象的存活时间判断对象属于哪一代。它可以通过设置参数“-XX:+UseG1GC”来启用。

以上是几种常见的垃圾收集器。选择哪种垃圾收集器，需要根据实际情况进行评估。

示例说明

示例一

public class GCDemo {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("GCDemo开始运行");
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            byte[] data = new byte[1024 * 1024];
            list.add(data);
            if (i % 50 == 0) {
                System.out.println("已申请了：" + i + "M");
            }
        }
        System.out.println("GCDemo运行结束");
    }
}

这个示例演示了如何通过Java代码触发垃圾收集器来回收不再使用的内存空间。在循环中申请10000M的内存空间，并将其放入一个列表中，当申请了50M的内存空间时，打印已申请的内存空间容量。程序执行完毕后会释放申请的内存空间。

示例二

public class GCDemo {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("GCDemo开始运行");
        while (true) {
            byte[] data = new byte[1024 * 1024];
            System.out.println("已申请了1M内存");
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

这个示例演示了如何通过Java代码加快内存占用速度，达到触发垃圾收集的目的。程序会持续申请1M的内存空间，并在每次申请完成后暂停100ms，同时打印已申请1M内存，这样程序占用的内存空间会快速增长，达到垃圾收集器进行回收的条件。