细述 Java垃圾回收机制→How Java Garbage Collection Works?("Understanding Java Garbage Collection: How It Really Works")

一、Java垃圾回收概述

Java垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）是Java虚拟机（JVM）的一个重要特性，它能够自动管理内存，释放不再使用的对象所占用的内存资源。垃圾回收机制促使Java开发者能够专注于业务逻辑，而不必担心内存分配和释放的问题，这是Java语言的一大优势。

二、Java内存模型

在了解垃圾回收机制之前，我们需要先了解Java内存模型。Java内存模型关键分为以下几个部分：

• 方法区（Method Area）
• 堆（Heap）
• 栈（Stack）
• 本地方法栈（Native Method Stack）
• 程序计数器（Program Counter Register）

其中，堆和栈是垃圾回收的关键区域。

三、垃圾回收算法

Java垃圾回收算法关键有以下几种：

1. 标记-清除算法（Mark-Sweep）

标记-清除算法分为“标记”和“清除”两个阶段。首先标记出所有活动的对象，然后清除未被标记的对象。这种方法会留下内存碎片。

2. 标记-整理算法（Mark-Compact）

标记-整理算法在标记-清除算法在出现的同时增多了整理阶段，将所有活动的对象移动到内存的一端，然后清理掉边界以外的内存。这种方法解决了内存碎片问题。

3. 复制算法（Copying）

复制算法将可用内存划分为两块，每次只使用其中一块。在垃圾回收时，将活动的对象复制到另一块内存区域，然后清理掉旧的内存区域。这种方法解决了内存碎片问题，但空间利用率较低。

4. 分代收集算法（Generational Collection）

分代收集算法是基于对象存活周期的不同将堆内存划分为几个不同的区域，关键包括新生代和老年代。新生代使用复制算法，老年代使用标记-清除或标记-整理算法。这种算法减成本时间了垃圾回收的快速。

四、Java垃圾回收器

Java垃圾回收器是垃圾回收算法的具体实现，以下是一些常见的垃圾回收器：

1. Serial垃圾回收器

Serial垃圾回收器是一个单线程的收集器，它的工作过程会暂停所有的用户线程，也就是所谓的“Stop-The-World”。它在小内存的客户端模式中表现良好。

2. ParNew垃圾回收器

ParNew垃圾回收器是Serial垃圾回收器的多线程版本，它适用于多核处理器的环境，能够在多线程下进行垃圾回收。

3. Parallel垃圾回收器

Parallel垃圾回收器是一个多线程的收集器，它使用标记-复制算法，适用于多核处理器，可以在垃圾回收时利用多个CPU核心，减成本时间垃圾回收的快速。

4. CMS垃圾回收器

CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾回收器是一种以最短回收停顿时间为目标的收集器，它适用于B/S系统的服务器上，能够缩减应用程序的响应时间。

5. G1垃圾回收器

G1（Garbage-First）垃圾回收器是一种面向服务器的垃圾回收器，它通过将堆内存分割成多个区域，并优先回收价值最大的区域，从而提供更可预测的停顿时间。

五、垃圾回收器的工作流程

下面以Parallel垃圾回收器为例，介绍垃圾回收器的工作流程：

1. 新生代垃圾回收（Minor GC）

当新生代内存不足时，会触发Minor GC。Minor GC使用复制算法，将活动的对象复制到一块新的内存区域，然后清理掉旧的内存区域。

// 示例代码
public class MinorGCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            byte[] b = new byte[1024 * 1024];
        }
    }
}

2. 老年代垃圾回收（Major GC/Full GC）

当老年代内存不足时，会触发Major GC或Full GC。Major GC是老年代的一种垃圾回收，Full GC是新生代和老年代同时进行的垃圾回收。Major GC和Full GC通常使用标记-清除或标记-整理算法。

// 示例代码
public class MajorGCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List