面试题：JVM 常见的垃圾回收算法有哪些？
主要有三种：
- 标记-清除（Mark-Sweep）
- 标记-复制（Mark-Copy）
- 标记-整理（Mark-Compact）
它们解决的都是同一个问题：找到存活对象后，如何处理不再存活的对象所占用的内存。
注意：垃圾回收算法是回收内存的思路，垃圾收集器是具体实现这些思路的程序。
标记-清除算法
基本原理
分为两个阶段：
- 标记：找出所有存活对象并做标记。
- 清除：清理没有被标记的对象所占用的内存。
示意图：
回收前：[A存活] [B垃圾] [C存活] [D垃圾] [E存活]
标记后：[A存活] [B垃圾] [C存活] [D垃圾] [E存活]
清除后：[A存活] [ 空闲] [C存活] [ 空闲] [E存活]优点
- 实现相对简单。
- 不需要移动存活对象。
- 在存活对象较多、移动成本较高的场景中有一定优势。
缺点
容易产生内存碎片。
例如，内存中有很多零散的小空闲区域。即使空闲内存总量足够，也可能没有一块连续空间能满足较大的内存分配请求。
记忆口诀
标记垃圾以外的存活对象，再清理垃圾；不移动对象，但可能产生内存碎片。
标记-复制算法
基本原理
将内存划分为两个区域，通常一次使用一个区域。
- 在当前区域中分配对象。
- GC 时找出存活对象。
- 将存活对象复制到另一个区域。
- 清空原来的区域。
- 后续可以交换两个区域的角色。
示意图：
回收前：当前区域
[A存活] [B垃圾] [C存活] [D垃圾]
复制存活对象：
另一个区域[A存活] [C存活] [ 空闲 ]
清空原区域：
[ 全部空闲 ]优点
- 回收后存活对象集中排列。
- 不容易产生内存碎片。
- 分配内存时可以顺序移动指针，分配过程简单。
缺点
- 需要额外的空间存放复制后的对象。
- 存活对象越多，需要复制的数据通常越多，回收成本也可能越高。
典型应用
传统分代收集设计中的新生代常采用复制思路。
例如，传统新生代通常包含 Eden、Survivor 0 和 Survivor 1。对象在年轻代 GC 中存活时，会被复制到 Survivor 区或晋升到老年代。
注意：实际 JVM 收集器的区域组织和具体实现可能不同，不是所有收集器都严格使用两个等大的空间。
记忆口诀
把存活对象搬到另一边，再清空原区域；回收后整齐，但需要额外空间。
标记-整理算法
基本原理
同样先标记存活对象，但不会把它们复制到另一块独立区域。
- 标记所有存活对象。
- 将存活对象向内存的一端移动。
- 清理边界以外的内存。
示意图：
回收前：[A存活] [B垃圾] [C存活] [D垃圾] [E存活]
整理后：[A存活] [C存活] [E存活] [ 空闲 ]优点
- 回收后存活对象集中。
- 能有效减少内存碎片。
- 不必像复制算法那样始终准备一整块独立的目标空间。
缺点
- 移动对象需要额外开销。
- 对象移动时，需要正确维护相关引用，处理过程相对复杂。
典型应用
传统分代收集设计中，老年代常采用标记-整理思路，因为老年代对象通常存活时间较长，存活对象比例可能较高。
但这只是常见设计，并不是所有老年代收集器都使用标记-整理。
记忆口诀
把存活对象标记出来，移动到一端，清理剩余空间；减少碎片，但需要移动对象。
三种算法对比
| 对比项 | 标记-清除 | 标记-复制 | 标记-整理 |
|---|---|---|---|
| 核心操作 | 清理垃圾 | 复制存活对象 | 移动存活对象 |
| 是否移动对象 | 否 | 是 | 是 |
| 是否容易产生碎片 | 是 | 否 | 否 |
| 额外空间需求 | 通常较少 | 需要目标空间 | 通常不需要独立的等大目标区 |
| 主要开销 | 标记与清理 | 标记与复制 | 标记与移动 |
| 常见适用思路 | 部分收集场景 | 传统新生代 | 传统老年代 |
面试回答模板
问：JVM 常见的垃圾回收算法有哪些？
答：
JVM 常见的垃圾回收算法有标记-清除、标记-复制和标记-整理。
标记-清除先标记存活对象，再清理未存活对象，优点是不需要移动对象，但容易产生内存碎片。
标记-复制将存活对象复制到另一个区域，再清空原区域，优点是回收后内存连续、分配简单，但需要额外空间。
标记-整理先标记存活对象，再将它们移动到内存的一端并清理剩余空间，能够减少内存碎片，但移动对象会带来额外开销。
实际 JVM 会根据不同的内存区域、对象存活情况和收集器设计，选择或组合不同的算法。
需要记住的重点
- 标记-清除：不移动对象，容易产生内存碎片。
- 标记-复制：复制存活对象，需要额外空间。
- 标记-整理：移动存活对象，减少内存碎片。
- 算法没有绝对优劣，需要根据场景选择。
- 垃圾回收算法不等于垃圾收集器。
自测题
题目 1
哪种算法不移动存活对象，但容易产生内存碎片？
答案：标记-清除算法。
题目 2
为什么复制算法通常需要额外空间？
答案：因为需要把存活对象复制到另一个区域，原区域随后才能被整体清空。
题目 3
哪种算法通过移动存活对象来减少内存碎片？
答案：标记-整理算法。
题目 4
标记-复制算法和标记-整理算法的主要区别是什么？
答案：复制算法把存活对象搬到另一个区域；整理算法则把存活对象移动到当前内存区域的一端。