1. 垃圾回收的基本概念
什么是垃圾？
当一个或多个对象没有任何引用指向它们时，这些对象就成为了垃圾，可能会被垃圾回收器回收。
垃圾识别算法
- 引用计数法：对象被引用时计数+1，引用失效时计数-1，计数为0时可回收。存在循环引用问题，现在基本不用。
- 可达性分析算法：从GC Roots开始，通过引用链判断对象是否可达。不可达的对象可被回收。这是主流的垃圾识别算法。
GC Roots包括：虚拟机栈中的引用、方法区中的静态变量和常量、本地方法栈中的引用、活跃线程等。
2. 垃圾回收算法
标记-清除算法（Mark-Sweep）
- 过程：标记所有需要回收的对象，然后清除这些对象
- 优点：标记和清除速度较快，不需要移动对象
- 缺点：产生内存碎片，影响大对象分配
标记-整理算法（Mark-Compact）
- 过程：标记后将存活对象向内存一端移动，清理掉边界外的内存
- 优点：解决了内存碎片问题
- 缺点：需要移动对象，效率相对较低
复制算法（Copying）
- 过程：将内存分为两块，每次只使用一块，回收时将存活对象复制到另一块
- 优点：回收效率高，无内存碎片
- 缺点：内存利用率只有50%
分代收集算法
不同代使用不同算法：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。
3. JVM内存分代模型
堆内存划分
- 新生代：老年代 = 1：2
- 新生代内部：Eden：Survivor0：Survivor1 = 8：1：1
对象分配和晋升过程
- 新对象优先分配到Eden区
- Eden区满时触发Minor GC，存活对象复制到Survivor区
- Survivor区中对象每经历一次GC，年龄+1
- 年龄达到15（默认）或Survivor区空间不足时，对象晋升到老年代
- 大对象（超过Eden区一半）直接进入老年代
4. GC类型详解
Minor GC（Young GC）
- 触发条件：Eden区空间不足
- 回收范围：新生代
- 特点：频率高，耗时短
Major GC
- 触发条件：老年代空间不足
- 回收范围：老年代
- 特点：频率低，耗时长
Full GC
- 触发条件：整个堆空间不足、方法区空间不足、System.gc()调用等
- 回收范围：整个堆 + 方法区
- 特点：耗时最长，应尽量避免
Mixed GC
- 回收范围：新生代 + 老年代部分区域
- 特点：G1收集器特有
5. 垃圾收集器对比
串行收集器（Serial/SerialOld）
- 特点：单线程收集，STW时间长
- 适用场景：单核CPU、小内存应用
- 算法：新生代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法
并行收集器（ParallelNew/ParallelOld）
- 特点：多线程收集，JDK8默认收集器
- 适用场景：多核CPU、注重吞吐量的应用
- 算法：新生代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法
CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）
- 特点：并发收集，低延迟，使用标记-清除算法
- 适用场景：注重响应时间的应用
- 缺点：产生内存碎片，可能发生并发失败
G1收集器（Garbage First）
- 特点：JDK9+默认收集器，兼顾吞吐量和延迟
- 内存模型：将堆划分为多个Region，每个Region可以是Eden、Survivor、Old、Humongous
- 回收过程：新生代回收 → 并发标记 → 混合收集
- 优点：可预测的停顿时间，适合大内存应用
6. 引用类型详解
强引用（Strong Reference）
- 特点：最常见的引用类型，如
Object obj = new Object() - 回收条件：只有当GC Roots不可达时才会被回收
- 使用场景：一般对象引用
软引用（Soft Reference）
- 特点：内存不足时会被回收
- 回收条件：在内存不足时，即使有软引用指向，也会被回收
- 使用场景：内存敏感的缓存
弱引用（Weak Reference）
- 特点：下次GC时必定被回收
- 回收条件：只要发生GC，无论内存是否充足都会被回收
- 使用场景：ThreadLocal防止内存泄漏
虚引用（Phantom Reference）
- 特点：最弱的引用类型，无法通过虚引用获取对象
- 使用场景：配合引用队列使用，监控对象回收，管理直接内存
7. 面试高频问题
如何判断对象可以被回收？
通过可达性分析算法，从GC Roots开始遍历引用链，不可达的对象可以被回收。
什么情况下会发生Full GC？
- 老年代空间不足
- 方法区空间不足
- 通过Minor GC后进入老年代的对象大小超过老年代可用内存
- 手动调用System.gc()
如何优化GC性能？
- 合理设置堆内存大小
- 选择合适的垃圾收集器
- 优化代码，减少不必要的对象创建
- 避免内存泄漏
- 调整新生代和老年代的比例
G1收集器的优势？
- 低延迟：可预测的停顿时间
- 高吞吐量：并发收集，减少STW时间
- 内存整理：避免内存碎片
- 适合大内存：Region化管理，适合大堆应用
8. 调优建议
常用JVM参数
-Xms：初始堆大小-Xmx：最大堆大小-Xmn：新生代大小-XX:SurvivorRatio：Eden和Survivor比例-XX:MaxTenuringThreshold：对象晋升老年代的年龄阈值-XX:+UseG1GC：使用G1收集器
监控工具
- JConsole：JVM自带的监控工具
- VisualVM：可视化监控工具
- JProfiler：商业性能分析工具
- GC日志分析：通过-XX:+PrintGCDetails开启详细GC日志