参考文章:[文章1],[文章2]，强烈建议自己看看，文章很多参考内容来自这，自己再做一个总结和补充

前言

Java的垃圾回收器（Garbage Collector, GC）是Java虚拟机（JVM）中自动管理内存的机制。Java语言使用垃圾回收器进行自动内存管理，因此程序员可以不必手动分配和释放内存

垃圾回收器的主要功能是回收无用的Java对象占用的内存空间，将这些空间合理地利用起来。Java的垃圾回收器可归为四类：

1. Serial收集器(串行 GC )：单线程，适合小型应用，简单、高效，停顿时间短，采用标记清除算法。

2. Parallel收集器(并行 GC)：多线程，适合中型应用，采用标记清除算法，并行垃圾收集。

3. CMS收集器(并发低暂停收集器)：多线程，适合大型应用，使用标记-清除算法，分为四个阶段，可达到低停顿时间。

4. G1收集器：多线程，适合大型应用，使用标记-整理算法，将堆划分为多个区域（Region），在需要垃圾回收的区域进行回收，可以支持大内存应用。

不同的垃圾回收器针对不同大小、类型、使用方式和性能需求的应用场景，选择合适的垃圾回收器有助于提高应用的性能和稳定性。

正文

垃圾回收器有个很重要的词，**Stop The World**：因为程序在执行GC期间，系统中的所有活动都被阻塞，所以GC又被称为“stop-the-world”场景

> 这就像你在扫地的时候，会命令其他人不要动，不然你一边扫其他人一边乱动，制造新的垃圾，或者不小心把你扫成堆的垃圾踢散，垃圾就很难清扫干净

> 垃圾回收器，到目前为止，还没有出现一个适用于所有场景的完美方案。这是一个三角形关系，由内存占用、吞吐量、停顿时间三者组成，互相拉扯。想内存占用少，吞吐量就低。想吞吐量高，内存占用也得提高。但内存占用大，标记和清理的停顿时间又会变长，这又会影响吞吐量......

> 所以，了解JVM GC的原理，可以了解各种GC回收器非常优秀的设计思路，也可以让我们以后在技术选型上，挑选符合自身需求的回收器

回收哪个区域？

JVM的垃圾回收器主要回收堆内存中的对象。堆内存分为新生代和老年代两个区域。新生代包括Eden区和两个Survivor区。当对象被创建时，它们首先被分配到Eden区。当Eden区满时，会触发一次Minor GC，将存活的对象移到Survivor区。当Survivor区满时，存活的对象会被移动到另一个Survivor区，同时年龄加一。当对象经过多次Minor GC后，如果仍然存活，就会被晋升到老年代。老年代主要存放长时间存活的对象。当老年代满时，会触发一次Major GC，对整个堆内存进行回收(Major GC和Full GC是垃圾回收的两个过程。Major GC只清理老年代的对象，而Full GC则清理整个堆（包括年轻代和老年代）的对象)

除了堆内存的垃圾回收，JVM还会对方法区进行垃圾回收，方法区主要存放类的元数据信息、常量池等

怎么判断对象可以被回收了？

在Java中，判断对象是否可以被回收主要依赖于垃圾回收器的算法和策略。一般来说，以下几种情况下的对象可以被回收：

1. 引用计数法：对象的引用计数为0，表示没有任何引用指向该对象，可以被回收。但是Java中一般不使用引用计数法，因为它无法解决循环引用的问题。

2. 可达性分析算法：从GC Roots（根节点）开始，通过一系列的引用链，判断对象是否可达。如果对象不可达（即无法通过引用链访问到），则可以被回收。GC Roots包括以下几种情况：

- 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。

- 方法区中类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（Java Native Interface）引用的对象。

3. 弱引用、软引用、虚引用：这些特殊的引用类型可以用来指示对象的可达性。当一个对象只被弱引用、软引用、虚引用所引用时，即使内存不足，也不会阻止垃圾回收器回收该对象。

需要注意的是，垃圾回收器并不保证一定会回收对象，只是在合适的时机进行回收。具体的回收策略和算法会根据垃圾回收器的实现不同而有所差异

回收算法

Java虚拟机（JVM）的垃圾回收算法决定了对象何时被回收以及如何回收。JVM使用了多种垃圾回收算法来满足不同的需求，主要包括标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法和分代回收算法。

(ps:什么是内存碎片？它会带来什么问题？在垃圾回收完成后，会产生很多不连续的内存空间，这就是内存碎片。Java虚拟机对于大对象（例如很长的字符串、byte数组等等），都必须存储在连续的内存空间里，当一个大对象需要进入某个内存空间时，由于内存碎片过多，虽然剩余内存是远大于这个对象所需空间的，但就是找不到一块连续的内存空间来存储它，这会导致提前触发一次Full GC)

1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）：

- 标记阶段：从根节点开始，遍历对象图，标记所有可达对象。

- 清除阶段：遍历整个堆，清除未被标记的对象。

- 缺点：会产生内存碎片，导致分配大对象时无法找到连续的内存空间。

2. 复制算法（Copying）：

- 将堆分为两个区域，一半是活动对象，一半是空闲空间。

- 活动对象存活下来，复制到空闲空间，然后清除原空间中的所有对象。

- 优点：不会产生内存碎片，分配速度快。

- 缺点：只能使用堆空间的一半，适用于存活对象较少的场景。

3. 标记-整理算法（Mark and Compact）：

- 标记阶段：从根节点开始，遍历对象图，标记所有可达对象。

- 整理阶段：将所有存活对象向一端移动，然后清理剩余的内存空间。

- 优点：不会产生内存碎片，适用于存活对象较多的场景。

- 缺点：需要移动对象，可能会影响性能。

4. 分代回收算法（Generational Collection）：

- 根据对象的存活时间将堆分为多个代（年轻代、老年代等）。

- 年轻代使用复制算法，存活对象复制到老年代。

- 老年代使用标记-整理算法或标记-清除算法。

- 优点：根据对象的特性进行不同的回收策略，提高回收效率。

- 缺点：需要维护多个代，增加了管理开销。

常用的垃圾回收器

Java虚拟机（JVM）提供了多种垃圾回收器，每个版本的JDK可能会引入新的回收器或对现有回收器进行改进。下面是一些常用的垃圾回收器及其在不同JDK版本中的使用情况的详细介绍：

1. Serial收集器（Serial Collector）：这是一种单线程的垃圾回收器，使用标记-复制算法。它主要用于小型或简单的应用程序，不适用于多核处理器。在JDK 1到JDK 8版本中，默认的新生代回收器是Serial收集器。

2. Parallel收集器（Parallel Collector）：这是一种多线程的垃圾回收器，使用标记-复制算法。它适用于多核处理器，可以并行地进行垃圾回收。在JDK 1到JDK 8版本中，默认的老年代回收器是Parallel Old收集器。

3. CMS收集器（Concurrent Mark Sweep Collector）：这是一种并发的垃圾回收器，使用标记-清除算法。它的特点是在垃圾回收过程中与应用程序线程并发执行，减少了停顿时间。在JDK 5到JDK 8版本中，CMS收集器是默认的老年代回收器。

4. G1收集器（Garbage First Collector）：这是一种并发的垃圾回收器，使用标记-整理算法。它将堆划分为多个区域，每个区域可以是Eden、Survivor或Old区域。G1收集器的优点是可以在有限的停顿时间内高效地回收大堆内存。从JDK 9版本开始，G1收集器成为默认的垃圾回收器。

5. ZGC收集器（Z Garbage Collector）：这是一种低延迟的垃圾回收器，使用标记-整理算法。它的特点是具有非常短的停顿时间，适用于大堆内存和对低延迟有要求的应用程序。ZGC收集器在JDK 11版本中作为实验性特性引入，并在JDK 15版本中成为稳定的垃圾回收器。

6. Shenandoah收集器：这是一种低延迟的垃圾回收器，使用标记-整理算法。它的特点是具有非常短的停顿时间，并且对堆内存的大小没有限制。Shenandoah收集器在JDK 12版本中作为实验性特性引入，并在JDK 15版本中继续作为实验性特性。

需要注意的是，不同版本的JDK可能会有不同的默认垃圾回收器。在JDK 1到JDK 8版本中，默认的新生代回收器是Serial收集器，而默认的老年代回收器是Parallel Old收集器。从JDK 9版本开始，默认的垃圾回收器是G1收集器。

总结来说，Java常用的垃圾回收器包括Serial收集器、Parallel收集器、CMS收集器、G1收集器、ZGC收集器和Shenandoah收集器。从JDK 1到JDK 8版本所使用的默认回收器是Serial收集器和Parallel Old收集器，而从JDK 9版本开始，默认的垃圾回收器是G1收集器。

要设置不同的垃圾回收器，可以使用Java虚拟机（JVM）的启动参数来指定。以下是一些常见的设置方法：

1. 设置新生代回收器：可以使用`-XX:+UseSerialGC`启用Serial收集器，使用`-XX:+UseParallelGC`启用Parallel收集器，使用`-XX:+UseG1GC`启用G1收集器，使用`-XX:+UseZGC`启用ZGC收集器。

例如，要使用Parallel收集器，可以在启动命令中添加`-XX:+UseParallelGC`参数。

2. 设置老年代回收器：可以使用`-XX:+UseParallelOldGC`启用Parallel Old收集器，使用`-XX:+UseConcMarkSweepGC`启用CMS收集器。

例如，要使用CMS收集器，可以在启动命令中添加`-XX:+UseConcMarkSweepGC`参数。

3. 设置默认的垃圾回收器：可以使用`-XX:+UseSerialGC`设置新生代和老年代都使用Serial收集器，使用`-XX:+UseParallelGC`设置新生代和老年代都使用Parallel收集器，使用`-XX:+UseG1GC`设置新生代和老年代使用G1收集器。

例如，要设置默认的垃圾回收器为G1收集器，可以在启动命令中添加`-XX:+UseG1GC`参数。