Java编程中，垃圾回收（Garbage Collection，简称GC）是自动内存管理的核心机制，旨在释放不再使用的对象所占的内存，避免内存泄漏并提高程序运行效率，以下是关于Java GC的详细解析：
Java GC的基本原理
Java GC通过根可达性分析（Root Reachability Analysis）判断对象是否存活，从GC Roots（如虚拟机栈中的引用对象、静态变量、JNI引用等）出发，遍历对象的引用链，未被引用的对象将被标记为可回收，这种机制有效解决了循环引用问题,避免了内存泄漏。
垃圾回收算法
Java GC主要采用以下几种算法：
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标记-清除（Mark-Sweep）：标记存活对象后清除未标记的对象,但会产生内存碎片。
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复制算法（Copying）：将内存分为Eden区和Survivor区，存活对象复制到另一区域，适合新生代，但空间利用率较低（50%）。
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标记-整理（Mark-Compact）：标记后压缩存活对象至内存一端，消除碎片,适合老年代。
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分代算法（Generational Collection）：结合对象生命周期，新生代用复制算法，老年代用标记-整理算法。
分代回收机制
Java堆内存分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）,不同区域采用差异化的回收策略：
| 区域 | 结构 | 回收算法 | 触发条件 |
|---|---|---|---|
| 新生代 | Eden区：新对象分配的主要区域（默认占80%） Survivor区（S0/S1）：Minor GC后存活对象在此复制 |
复制算法 | Eden区满时触发Minor GC |
| 老年代 | 标记-整理算法 | 老年代空间不足或显式调用System.gc()时触发Full GC |
常见的垃圾回收器
Java提供了多种垃圾回收器,每种适用于不同的应用场景：
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Serial GC：单线程执行，全程STW（Stop-The-World）,适用于单核CPU或小内存环境。
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ParNew GC：Serial GC的多线程版本，仅用于新生代,常与CMS配合使用。
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Parallel GC：多线程并行回收，以最大化吞吐量为目标,适用于多核服务器。
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CMS GC：并发标记清除，减少STW时间，适合延迟敏感的Web服务,但可能产生内存碎片。
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G1 GC：面向服务端应用，支持大内存和可预测的停顿时间,平衡吞吐量与延迟。
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ZGC/Shenandoah：全并发操作，亚毫秒级停顿,适用于实时系统和超大内存应用。
监控与调优
监控GC的运行状况对于发现和解决性能问题至关重要,常用工具包括：
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jstat：JDK自带的命令行工具,可以查看GC的统计信息。
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VisualVM：图形化监控工具，可以查看堆内存使用情况、GC频率和耗时等。
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GC日志：通过配置JVM参数（如
-Xlog:gc），可以将GC的运行日志输出到文件中,方便分析。
调优GC的目标是减少STW时间，提高应用程序的吞吐量,常见策略包括：
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调整堆内存大小：合理设置
-Xms和-Xmx参数,避免频繁的GC。 -
选择合适的垃圾回收器：根据应用场景选择最合适的回收器（如G1 GC适用于大多数服务端场景）。
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优化代码：减少对象的创建和长期持有,避免大对象直接进入老年代。
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调整GC参数：如新生代和老年代的比例、Eden区和Survivor区的比例等。
FAQs
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什么是Full GC？如何避免？
Full GC是对整个堆内存（包括新生代和老年代）进行垃圾回收，通常由老年代空间不足或显式调用System.gc()触发，避免Full GC的方法包括合理设置堆内存大小、优化代码以减少对象创建、避免使用过大的对象等。 -
G1 GC与CMS GC有什么区别？
G1 GC和CMS GC都是面向服务端的垃圾回收器，但G1 GC支持大内存和可预测的停顿时间，适合低延迟场景；而CMS GC通过并发标记清除减少STW时间，但可能产生内存碎片，适合延迟敏感的应用
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