垃圾回收

如何判断对象可回收

引用计数法

给对象添加引用计数器，有引用时加 1，引用失效时减 1。

缺点：无法解决循环引用问题。

// 循环引用示例
Object a = new Object();
Object b = new Object();
a.ref = b;
b.ref = a;
a = null;
b = null;
// 引用计数法无法回收 a 和 b

可达性分析（JVM 使用）

从 GC Roots 出发，遍历引用链，不可达的对象可回收。

GC Roots 包括

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区中静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中 JNI 引用的对象
• 同步锁持有的对象

引用类型

类型	说明	回收时机
强引用	Object obj = new Object()	不会被回收
软引用	SoftReference	内存不足时回收
弱引用	WeakReference	GC 时回收
虚引用	PhantomReference	随时可能被回收

软引用示例

// 适合做缓存
SoftReference<byte[]> softRef = new SoftReference<>(new byte[1024 * 1024]);
byte[] data = softRef.get(); // 可能为 null

弱引用示例

WeakReference<Object> weakRef = new WeakReference<>(new Object());
System.gc();
Object obj = weakRef.get(); // 很可能为 null

垃圾回收算法

标记-清除（Mark-Sweep）

缺点：产生内存碎片

标记-复制（Copying）

优点：无碎片，分配效率高
缺点：内存利用率低（50%）

标记-整理（Mark-Compact）

优点：无碎片
缺点：需要移动对象，效率较低

分代收集

区域	特点	算法
新生代	对象存活率低	复制算法
老年代	对象存活率高	标记-清除/标记-整理

垃圾收集器

收集器分类

Serial 收集器

• 特点：单线程，STW
• 适用：Client 模式，小内存

-XX:+UseSerialGC

ParNew 收集器

• 特点：Serial 的多线程版本
• 适用：配合 CMS 使用

-XX:+UseParNewGC
-XX:ParallelGCThreads=4

Parallel Scavenge 收集器

• 特点：关注吞吐量
• 适用：后台计算任务

-XX:+UseParallelGC
-XX:MaxGCPauseMillis=100    # 最大停顿时间
-XX:GCTimeRatio=99          # 吞吐量（1/(1+99)=1%）

CMS 收集器

• 特点：低停顿，并发收集
• 算法：标记-清除

-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70  # 触发阈值
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection     # Full GC 后压缩

缺点：

• CPU 敏感
• 无法处理浮动垃圾
• 产生内存碎片

G1 收集器（JDK 9 默认）

• 特点：可预测停顿时间，Region 化内存
• 适用：大内存、多核 CPU

-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200    # 目标停顿时间
-XX:G1HeapRegionSize=4m     # Region 大小

G1 回收过程：

1. 初始标记（STW）
2. 并发标记
3. 最终标记（STW）
4. 筛选回收（STW）

ZGC（JDK 11+）

• 特点：超低延迟（<10ms），支持 TB 级内存
• 算法：染色指针 + 读屏障

-XX:+UseZGC
-XX:ZCollectionInterval=5   # GC 间隔

收集器对比

收集器	算法	停顿时间	吞吐量	适用场景
Serial	复制/标记整理	长	低	小内存
Parallel	复制/标记整理	中	高	后台任务
CMS	标记清除	短	中	Web 应用
G1	标记整理+复制	可控	中高	大内存
ZGC	标记整理	极短	高	超大内存

Minor GC vs Full GC

类型	触发条件	回收区域
Minor GC	Eden 区满	新生代
Major GC	老年代满	老年代
Full GC	老年代满/方法区满/System.gc()	整个堆+方法区

对象晋升老年代

1. 年龄达到阈值：默认 15 次 Minor GC 后晋升
2. 大对象直接进入老年代：超过 -XX:PretenureSizeThreshold
3. 动态年龄判断：Survivor 中相同年龄对象超过一半
4. 空间分配担保失败

GC 调优

常用参数

# 堆内存
-Xms4g -Xmx4g           # 初始和最大堆大小
-Xmn2g                  # 新生代大小
-XX:SurvivorRatio=8     # Eden:Survivor

# GC 日志
-Xlog:gc*:file=gc.log   # JDK 9+
-XX:+PrintGCDetails     # JDK 8

# 收集器选择
-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200

调优目标

• 低延迟：减少 GC 停顿时间
• 高吞吐：减少 GC 总时间占比
• 低内存：减少内存占用

调优步骤

1. 分析 GC 日志
2. 确定问题（频繁 GC、长时间停顿、OOM）
3. 调整参数
4. 验证效果