什么是 GC 垃圾回收算法

GC（Garbage Collection，垃圾回收）算法是一种自动化的内存管理机制，用于检测和回收不再被程序使用的内存，从而避免内存泄漏，并确保系统资源的高效利用。GC算法的工作原理可以概括为两个主要步骤：标记（Mark）和清除（Sweep）。在标记阶段，垃圾回收器会标记出所有仍然被程序使用的对象，即“活”的对象，这些对象需要保留。在清除阶段，垃圾回收器会回收所有未被标记的对象，即“死”的对象，释放它们所占用的内存空间。

GC算法的主要类型包括：

1. 标记-清除算法（Mark-Sweep）：这是最基础的垃圾回收算法，分为标记和清除两个阶段。首先标记出所有需要回收的对象，然后统一回收所有被标记的对象。该算法会产生内存碎片，可能会导致大对象找不到可利用空间的问题。

2. 复制算法（Copying）：这种算法将内存空间分为两块，每次只使用其中一块。当这一块内存满后，将存活的对象复制到另一块内存区域上，并清空已使用的内存块。这种算法实现简单，内存效率高，不易产生内存碎片，但内存使用率被压缩到原来的一半。

3. 标记-压缩算法（Mark-Compact）：标记-压缩算法是对标记-清除算法的改进。它在标记阶段标记存活的对象后，在清除阶段通过压缩所有存活对象，将它们移动到堆的一端，从而释放出连续的内存块。这种算法解决了标记-清除算法的内存碎片化问题，但对象移动开销较大，且暂停时间较长。

4. 分代垃圾回收（Generational GC）：分代垃圾回收是现代GC实现中非常常见的一种优化策略。它将内存划分为几代（通常是新生代和老年代），不同代的对象使用不同的回收策略。新生代通常使用复制算法，而老年代则使用标记-清除或标记-压缩算法。

5. 增量式垃圾回收（Incremental GC）：增量式垃圾回收是一种通过分阶段执行垃圾回收操作，减少每次回收时的暂停时间的算法。与传统的“全停顿”方式不同，增量式GC将回收过程分解为多个小步骤，与应用程序的执行交替进行。

不同的GC算法适用于不同的场景，开发人员需要根据应用程序的特点选择合适的算法。例如，复制算法适用于新生代，因为新生代中对象存活率低，而标记-清除或标记-压缩算法适用于老年代，因为老年代中对象存活率高。