在 JVM 中，垃圾回收（GC）是核心机制之一。为了提升性能与内存利用率，JVM 采用了多种垃圾回收算法。本文总结了 四种常见的 GC 算法，并结合其优缺点与应用场景进行说明。
1. 标记-清除（Mark-Sweep）
工作流程
标记：从 GC Roots 出发，标记所有存活对象。
清除：回收未标记的对象，释放内存空间。
优点
实现简单。
不需要对象移动。
缺点
会产生 内存碎片，导致大对象分配困难。
标记和清理效率相对较低。
应用
常用于 老年代（Old Generation） 的早期实现。
2. 标记-整理（Mark-Compact）
工作流程
标记：标记存活对象。
整理：将存活对象移动到一端，按顺序排列，清理边界外的内存。
优点
消除了 内存碎片。
内存利用率更高。
缺点
需要移动对象，成本较高（复制和更新引用）。
应用
常用于 老年代。
👉 老年代对象存活率高、体积大，不能用复制算法（浪费内存），也不适合只用标记-清除（碎片多），因此更适合标记-整理。
3. 复制算法（Copying）
工作流程
将内存分为两块相等的区域（From、To）。
每次只使用一块区域（From）。
GC 时，把存活对象复制到另一块区域（To），然后清空 From。
优点
无内存碎片。
内存分配只需移动指针，效率高。
缺点
内存利用率低（只能使用一半空间）。
复制存活对象需要开销。
应用
常用于 新生代（Young Generation）。
👉 新生代对象生命周期短，大部分很快被回收，存活率低，复制的开销不大。
4. 分代收集（Generational Collection）
核心思想
不同对象的生命周期不同，采用不同的回收算法：
新生代：存活率低 → 使用 复制算法，效率高。
老年代：存活率高、对象大 → 使用 标记-清除 或 标记-整理。
优点
综合利用不同算法的优势。
性能和内存利用率较高。
缺点
实现复杂。
应用
HotSpot JVM 主流实现就是基于分代收集思想的（新生代 + 老年代）。
总结对比表
| 算法 | 原理 | 优点 | 缺点 | 应用场景 |
|---|---|---|---|---|
| 标记-清除 | 标记存活对象，清理未标记对象 | 实现简单 | 有碎片，效率低 | 老年代（早期） |
| 标记-整理 | 标记存活对象并移动整理 | 无碎片 | 对象移动，成本高 | 老年代 |
| 复制算法 | 复制存活对象到另一块区域 | 快，无碎片 | 浪费内存（50%利用率） | 新生代 |
| 分代收集 | 新生代复制 + 老年代标记整理 | 综合性能好 | 实现复杂 | 主流 JVM 使用 |
总结：
新生代：对象生命周期短 → 复制算法。
老年代：对象大、存活率高 → 标记-整理。
分代收集：融合多种算法，实际生产环境的主流方案。
