Java GC 机制与内存分配策略详解

Java的垃圾回收（Garbage Collection，GC）机制是自动管理内存的重要特性。它负责在运行时自动回收不再使用的对象，释放内存资源，避免内存泄漏和程序崩溃。本文将详细讲解Java GC机制和内存分配策略，并提供两个示例说明。

1. Java GC 机制

Java GC机制基于以下两个核心概念：对象的生命周期和垃圾回收算法。

1.1 对象的生命周期

Java中的对象经历以下几个阶段：

1. 新建（Young）：对象在内存中被创建，位于年轻代（Young Generation）区域。
2. 存活（Survivor）：经过一次或多次垃圾回收后，仍然存活的对象被移动到存活区域（Survivor Space）。
3. 老年（Old）：经过多次垃圾回收后，仍然存活的对象被移动到老年代（Old Generation）区域。
4. 终结（Finalize）：在对象被回收之前，会调用finalize()方法进行资源释放等清理工作。
5. 回收（Garbage Collection）：当对象不再被引用或无法访问时，垃圾回收器将回收该对象的内存。

1.2 垃圾回收算法

Java的垃圾回收器使用不同的算法来回收不同区域的内存。常见的垃圾回收算法包括：

1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）：标记所有存活对象，清除未标记的对象。缺点是会产生内存碎片。
2. 复制算法（Copying）：将存活对象复制到另一个区域，然后清除原区域。适用于年轻代的垃圾回收。
3. 标记-整理算法（Mark and Compact）：标记所有存活对象，将它们向一端移动，然后清除边界外的内存。适用于老年代的垃圾回收。

2. 内存分配策略

Java的内存分配策略决定了对象在内存中的分配方式。常见的内存分配策略包括：

1. 对象优先在Eden区分配：大多数对象在新生代的Eden区分配。当Eden区满时，触发一次Minor GC。
2. 大对象直接进入老年代：大对象（超过阈值）直接在老年代分配，避免在Eden区和Survivor区之间的复制。
3. 长期存活的对象进入老年代：经过多次Minor GC仍然存活的对象会被移动到老年代。
4. 动态对象年龄判定：根据对象经历的Minor GC次数判断对象的年龄，达到一定年龄后进入老年代。

3. 示例说明

示例1：对象优先在Eden区分配

public class MemoryAllocationExample {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new MyClass(); // 创建10个MyClass对象
        }
    }
}

class MyClass {
    private byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 分配1MB内存
}

在上述示例中，循环创建了10个MyClass对象，每个对象分配了1MB的内存。由于对象优先在Eden区分配，这些对象会被分配到年轻代的Eden区。当Eden区满时，会触发一次Minor GC，回收不再使用的对象。

示例2：大对象直接进入老年代

public class MemoryAllocationExample {
    public static void main(String[] args) {
        byte[] largeObject = new byte[10 * 1024 * 1024]; // 创建一个10MB的大对象
    }
}

在上述示例中，创建了一个10MB的大对象。根据内存分配策略，大对象直接进入老年代，避免在年轻代的Eden区和Survivor区之间的复制。

以上是Java GC机制与内存分配策略的详细讲解，希望对你有所帮助！