JVM 垃圾回收算法是 Java 虚拟机中用于自动管理内存的重要机制，能够有效识别和回收不再使用的对象，从而释放内存空间，提升程序运行效率。在 Java 应用开发过程中，合理的垃圾回收策略对于系统性能、响应速度以及资源利用率具有关键影响。常见的 JVM 垃圾回收算法包括标记-清除、标记-复制、标记-整理以及分代收集等，每种算法都有其适用场景和特点。
1. 标记-清除算法
标记-清除算法是最早的垃圾回收方法之一，它分为两个阶段：首先标记所有存活的对象，然后清除未被标记的对象。这种算法的优点在于实现简单，且不需要移动对象，因此对性能影响较小。然而，它的主要缺点是会产生内存碎片，导致后续分配大对象时可能无法找到足够的连续空间，进而影响内存使用效率。
2. 标记-复制算法
标记-复制算法通过将内存划分为两个相等的区域，每次只使用其中一块。当进行垃圾回收时，将存活对象复制到另一块区域，然后清空当前区域。这种方法的优点是能够避免内存碎片问题，并且在处理大量短生命周期对象时效率较高。但缺点是需要额外的内存空间，通常适用于新生代的垃圾回收。
3. 标记-整理算法
标记-整理算法结合了标记-清除和标记-复制两种方法的优势。它首先标记所有存活对象，然后将这些对象向内存的一端移动，最后清除边界外的垃圾对象。这种方式可以有效减少内存碎片，提高内存利用率，同时避免了复制算法带来的内存浪费问题。标记-整理算法常用于老年代的垃圾回收。
4. 分代收集算法
分代收集算法基于对象的生命周期特点，将堆内存划分为不同的区域，如新生代和老年代。新生代主要存放生命周期较短的对象，采用标记-复制算法进行回收；而老年代存放生命周期较长的对象，通常采用标记-清除或标记-整理算法。这种分代方式能够根据对象的不同特性选择最优的回收策略，从而提升整体垃圾回收效率。
5. 增量收集与并发收集
增量收集和并发收集是针对多线程环境下的优化算法。增量收集通过分步骤进行垃圾回收，减少对应用线程的中断时间，提升用户体验。而并发收集则允许垃圾回收器与应用线程同时运行，减少停顿时间，适用于对响应速度要求较高的应用场景。这两种算法在现代 JVM 中广泛应用，尤其适合大型企业级应用。
6. G1 垃圾回收器
G1Garbage-First垃圾回收器是近年来广泛采用的一种高效垃圾回收算法，特别适用于大堆内存的应用场景。G1 将堆内存划分为多个独立区域，通过优先回收垃圾最多的区域来提高回收效率。它能够在保证低延迟的同时，实现较高的吞吐量，适用于大规模 Java 应用。
7. ZGC 与 Shenandoah 垃圾回收器
ZGCZ Garbage Collector和 Shenandoah 是新一代低延迟垃圾回收器，旨在进一步减少垃圾回收过程中的停顿时间。它们通过并行和并发的方式处理垃圾回收任务，确保应用在运行过程中几乎不会出现长时间的暂停。这类算法特别适合对实时性要求较高的应用，如金融交易系统、在线游戏平台等。
8. 适用场景与产品优势
不同的 JVM 垃圾回收算法适用于不同类型的 Java 应用场景。例如，标记-复制算法适用于频繁创建和销毁对象的场景，而标记-整理算法更适合处理长期存活的大对象。此外，像 G1、ZGC 和 Shenandoah 这类先进的垃圾回收器在处理大规模数据和高并发请求时表现出色，能够显著提升系统性能。
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