Java 的垃圾回收（GC）是 JVM 自動(dòng)管理內(nèi)存的機(jī)制，其核心作用是識(shí)別并清除不再使用的對(duì)象以釋放內(nèi)存。GC 通過可達(dá)性分析判斷對(duì)象是否無用，常見的 GC Roots 包括線程中的局部變量、類的靜態(tài)屬性、常量引用和 JNI 引用。JVM 提供多種收集器，如 Serial GC、Parallel GC、CMS GC、G1 GC、ZGC 和 Shenandoah GC，分別適用于不同場景。垃圾回收流程通常包括標(biāo)記、清除、整理三個(gè)階段，部分收集器如 G1 將堆劃分為多個(gè)區(qū)域進(jìn)行靈活回收。開發(fā)者可通過避免頻繁創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象、合理設(shè)置堆大小、選擇合適收集器和使用監(jiān)控工具等方式優(yōu)化 GC 性能。此外，需注意避免內(nèi)存泄漏，防止 OutOfMemoryError。理解 GC 原理有助于編寫更高效穩(wěn)定的 Java 程序。

Java 的垃圾回收（Garbage Collection，簡稱 GC）是 Java 虛擬機(jī)（JVM）自動(dòng)管理內(nèi)存的一種機(jī)制。它的主要作用是識(shí)別并清除程序中不再使用的對(duì)象，從而釋放內(nèi)存空間，避免內(nèi)存泄漏和手動(dòng)內(nèi)存管理帶來的問題。

GC 的核心思想是自動(dòng)追蹤哪些對(duì)象正在被使用、哪些已經(jīng)不再需要，并在合適的時(shí)機(jī)回收它們所占用的內(nèi)存。開發(fā)者不需要手動(dòng)調(diào)用類似 free() 的方法來釋放內(nèi)存，而是由 JVM 自動(dòng)完成這個(gè)過程。

Java 垃圾回收的基本原理

要理解 Java 的垃圾回收機(jī)制，首先要知道 JVM 是如何判斷一個(gè)對(duì)象是否“無用”的。

最常見的判斷方式是可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：從一系列稱為“GC Roots”的根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，沿著引用鏈向下查找。如果某個(gè)對(duì)象無法通過任何引用鏈到達(dá) GC Roots，那它就被認(rèn)為是可以回收的對(duì)象。

常見的 GC Roots 包括：

• 正在運(yùn)行的線程中的局部變量
• 類的靜態(tài)屬性
• 常量引用
• JNI（本地方法）中的引用

一旦確定了哪些對(duì)象不可達(dá)，GC 就會(huì)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⑦@些對(duì)象所在的內(nèi)存空間回收。

Java 中常見的垃圾收集器

JVM 提供了多種垃圾收集器，每種適用于不同的場景和性能需求。以下是一些常見收集器：

• Serial GC：單線程收集器，適合單核 CPU 和小型應(yīng)用。
• Parallel GC（也叫 Throughput GC）：多線程收集器，注重吞吐量，適合后臺(tái)計(jì)算型應(yīng)用。
• CMS（Concurrent Mark Sweep）GC：以最短停頓時(shí)間為目標(biāo)，適合對(duì)響應(yīng)時(shí)間敏感的應(yīng)用。
• G1（Garbage-First）GC：現(xiàn)代主流收集器，可以預(yù)測停頓時(shí)間，適用于大堆內(nèi)存。
• ZGC 和 Shenandoah GC：新一代低延遲收集器，支持 TB 級(jí)堆內(nèi)存的同時(shí)保持毫秒級(jí)停頓。

不同版本的 JVM 默認(rèn)使用的 GC 也有所不同，比如 JDK 9 及以后默認(rèn)使用 G1。

垃圾回收的過程大致分為幾個(gè)階段

雖然不同收集器的具體實(shí)現(xiàn)略有差異，但大多數(shù)垃圾回收流程都包含以下幾個(gè)基本階段：

1. 標(biāo)記（Mark）：找出所有存活的對(duì)象。
2. 清除（Sweep）：回收未被標(biāo)記的對(duì)象所占的空間。
3. 整理（Compact，可選）：將存活對(duì)象向內(nèi)存的一端移動(dòng)，以便騰出連續(xù)空間，減少碎片。

有些收集器（如 G1）會(huì)把堆內(nèi)存劃分為多個(gè)小區(qū)域（Region），分別進(jìn)行回收，這樣可以更靈活地控制回收時(shí)間和范圍。

如何影響垃圾回收的性能？

雖然垃圾回收是自動(dòng)的，但開發(fā)者的寫法和配置會(huì)影響其效率。以下是一些建議：

• 避免頻繁創(chuàng)建臨時(shí)對(duì)象，尤其是循環(huán)內(nèi)部或高頻調(diào)用的方法中。
• 合理設(shè)置堆大?。?Xms 和 -Xmx），過大可能增加 GC 時(shí)間，過小則可能導(dǎo)致頻繁 GC。
• 根據(jù)應(yīng)用類型選擇合適的垃圾收集器，比如 Web 應(yīng)用更適合低延遲的 CMS 或 G1。
• 使用工具監(jiān)控 GC 行為，如 VisualVM、JConsole、jstat 等，觀察 GC 頻率和耗時(shí)。

另外，注意避免“內(nèi)存泄漏”現(xiàn)象，比如緩存未正確清理、監(jiān)聽器未注銷等，這些都會(huì)導(dǎo)致對(duì)象無法被回收，最終引發(fā) OutOfMemoryError。

基本上就這些。垃圾回收是 Java 內(nèi)存管理的核心，理解它的基本原理和行為，有助于寫出更高效、穩(wěn)定的程序。

以上是Java中的垃圾收集是什么？它如何工作？的詳細(xì)內(nèi)容。更多信息請(qǐng)關(guān)注PHP中文網(wǎng)其他相關(guān)文章！