25. 什么是分代垃圾回收（Generational Garbage Collection）？为什么要进行分代？

PangHu大约 4 分钟

分代垃圾回收（Generational Garbage Collection） 是Java虚拟机（JVM）中的一种内存管理策略，基于对象生命周期的特性将堆内存划分为多个代（Generation），分别进行垃圾回收。这个策略背后的假设是大多数对象是短命的，也就是说，大多数对象很快就会被废弃，而只有少数对象存活较长时间。

为什么要进行分代？

对象生命周期的不同：
- 通过对程序对象生命周期的观察，发现大多数对象是短命的，即它们在创建后很快就不再被引用，成为垃圾。而一些对象则具有较长的生命周期，会一直存在。基于这种特点，JVM采用了分代回收策略，针对不同生命周期的对象，使用不同的垃圾回收算法，提高回收效率。
优化垃圾回收效率：
- 分代垃圾回收能够有效地提高回收效率。在新生代中，回收大量短命对象可以通过高效的复制算法完成，减少了内存碎片并加快了回收速度；在老年代中，回收频率较低的长寿命对象，可以采用适合老年代特点的标记-清除或标记-整理算法，尽量减少应用程序的停顿时间。
减少内存碎片：
- 在新生代采用的复制算法，可以避免内存碎片问题，因为它直接将存活对象复制到另一块连续的内存区域中。老年代的标记-整理算法则在必要时对内存进行整理，进一步减少碎片化现象。
降低Full GC频率：
- 分代垃圾回收可以降低Full GC（涉及整个堆内存的垃圾回收）的频率，尤其是通过频繁的Minor GC（新生代GC）来尽早清理短命对象，减少了老年代内存的占用，避免了过早触发Full GC。

分代垃圾回收的结构

新生代（Young Generation）：
- 新生代是堆内存中专门用于存放新创建的对象的区域。新生代通常进一步分为Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。
- Eden区：所有新创建的对象首先分配在Eden区。
- Survivor区：Eden区中存活的对象在经过一次垃圾回收后，会被移动到Survivor区（S0或S1）。两个Survivor区交替使用，经过多次Minor GC后仍然存活的对象最终会晋升到老年代。
- Minor GC：新生代的垃圾回收称为Minor GC，采用的是复制算法，效率高且频率高。
老年代（Old Generation）：
- 老年代用于存放那些生命周期较长的对象，通常是从新生代晋升过来的。老年代占用堆内存的比例较大，垃圾回收频率较低，但每次回收通常涉及较多的对象。
- Major GC / Full GC：老年代的垃圾回收称为Major GC（或Full GC）。老年代通常使用标记-清除算法或标记-整理算法，因为对象存活率高且回收频率低，这些算法可以有效管理内存，但相对耗时。

分代垃圾回收的优势

高效回收短命对象：
- 新生代采用复制算法，专门处理生命周期短的对象。由于大部分对象都是短命的，因此Minor GC可以高效地回收这些对象，释放内存。
减少长时间停顿：
- 通过将短命对象和长寿命对象分开处理，减少了老年代的垃圾回收负担，降低了Major GC和Full GC的频率，避免了频繁的大规模回收带来的长时间停顿。
内存管理优化：
- 通过分代垃圾回收，JVM可以针对不同代的内存使用特点，采用不同的垃圾回收算法，优化内存的分配和回收，提高整体性能。

总结

分代垃圾回收是JVM中一种基于对象生命周期的内存管理策略，通过将堆内存划分为新生代和老年代，分别进行垃圾回收。新生代采用高效的复制算法，频繁回收短命对象；老年代采用标记-清除或标记-整理算法，管理生命周期较长的对象。分代回收提高了垃圾回收的效率，减少了内存碎片和应用程序停顿时间，是JVM垃圾回收机制中的核心策略。