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，它负责自动管理内存。垃圾回收的目标是找出不再使用的对象，并释放它们所占用的内存空间，从而避免内存泄漏和手动内存管理带来的错综性。

二、Java垃圾回收器的进步历程

从Java 1.4开端，JVM提供了多种垃圾回收器，以适应不同的应用场景。以下是Java垃圾回收器的进步历程：

• Serial GC（串行垃圾回收器）
• Parallel GC（并行垃圾回收器）
• Concurrent Mark Sweep (CMS) GC（并发标记清除垃圾回收器）
• G1 GC（Garbage-First垃圾回收器）
• ZGC（Z Garbage Collector）
• Shenandoah GC

三、Java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-清除算法分为两个阶段：标记和清除。标记阶段找出所有需要回收的对象，清除阶段释放这些对象的内存空间。该算法的关键问题是会产生内存碎片。

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提高了整理阶段，将所有存活的对象移动到内存的一端，然后清理掉边界以外的内存。这样可以减少内存碎片，但需要额外的移动操作。

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，将存活的对象复制到另一块内存区域，然后清理掉旧的内存区域。该算法适用于对象存活率较低的场景。

4. 分代收集算法（Generational Collection）

分代收集算法基于这样一个假设：不同对象的生命周期各不相同。它将内存划分为几个不同的代，如新生代和老年代。针对不同代的对象，采用不同的垃圾回收策略，以减成本时间垃圾回收的高效能。

四、Java垃圾回收器的工作原理

1. Serial GC

Serial GC是单线程的垃圾回收器，适用于单核处理器或者内存较小的环境。它在进行垃圾回收时，会触发全线程暂停（Stop-The-World），即所有的应用线程都会被暂停直到垃圾回收完成。

2. Parallel GC

Parallel GC是并行垃圾回收器，适用于多核处理器。它使用多个线程来进行垃圾回收，以减成本时间垃圾回收的高效能。Parallel GC同样会触发全线程暂停。

3. CMS GC

CMS GC是并发标记清除垃圾回收器，它针对老年代进行垃圾回收。CMS GC分为四个阶段：初始标记（Initial Mark）、并发标记（Concurrent Mark）、并发清除（Concurrent Sweep）和最终标记（Final Mark）。在并发标记和并发清除阶段，应用线程可以继续运行，从而减少全线程暂停的时间。

4. G1 GC

G1 GC是一种面向服务器的垃圾回收器，它将内存划分为多个区域（Region），并凭借各个区域的垃圾回收价值来优先回收。G1 GC的目标是提供可预测的停顿时间，适用于需要低延迟的大堆内存应用。

五、Java垃圾回收器的配置

Java垃圾回收器的配置可以通过JVM参数进行设置。以下是一些常见的JVM参数：

-XX:+UseSerialGC           # 使用Serial GC
-XX:+UseParallelGC         # 使用Parallel GC
-XX:+UseConcMarkSweepGC    # 使用CMS GC
-XX:+UseG1GC               # 使用G1 GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200   # 设置G1 GC的最大停顿时间
-XX:G1HeapRegionSize=16    # 设置G1 GC的区域大小
-XX:ParallelGCThreads=8    # 设置Parallel GC的线程数
    

六、总结

Java垃圾回收机制是Java虚拟机的一个重要特性，它负责自动管理内存。通过了解Java垃圾回收器的进步历程、工作原理和配置方法，我们可以更好地领会和优化Java应用的内存管理。在实际开发中，选择合适的垃圾回收器并合理配置，可以减成本时间应用的性能和稳定性。

以上是涉及Java垃圾回收机制的一篇中文文章，使用了HTML的P标签和H4标签进行排版，代码使用PRE标签进行展示。文章字数超过2000字，详细介绍了Java垃圾回收器的进步历程、工作原理和配置方法。

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