前言
Java 自動內存管理機制釋放了開發者手動釋放內存的負擔，但也帶來了「不可控」的困惑。本文系統梳理 JVM 運行時區域、對象死亡判定算法、主流 GC 策略，幫助建立完整的內存管理知識體系。
一、JVM 運行時區域速覽
- 程序計數器：線程私有，字節碼行號指示器，用於線程切換恢復。
- 虛擬機棧：線程私有，方法調用棧幀，存局部變量表（基本類型、對象引用）。
- 本地方法棧：服務 Native 方法。
- 堆：線程共享，對象實例主存儲區，GC 主戰場。
- 方法區：線程共享，存類信息、常量、靜態變量、JIT 代碼，含運行時常量池。
二、對象已死？—— 存活判定算法
GC 核心任務：找出不可達對象並回收。
1. 引用計數法
給對象添加引用計數器，引用+1，釋放-1，計數為 0 即可回收。
缺陷：無法解決循環引用問題。
ObjA.instance = ObjB; ObjB.instance = ObjA;
兩對象互相引用計數不為 0，但實際已不可達。
2. 可達性分析法
主流 JVM 採用。以「GC Roots」為起點，向下搜索引用鏈，能到達的對象存活，不可達則判死。
GC Roots 包含：
- 虛擬機棧中引用的對象（局部變量表）
- 方法區中類靜態屬性引用的對象
- 方法區中常量引用的對象
- 本地方法棧中 JNI 引用的對象
三、垃圾回收策略（三大經典算法）
1. 標記-清除
- 過程：標記不可達對象 → 直接清除。
- 缺點：效率低（兩次掃描）；產生大量內存碎片，導致大對象分配困難。
2. 複製算法
- 過程：內存劃分為等大 A、B 兩塊，每次用一塊。GC 時將存活對象複製到另一塊，然後清空已用塊。
- 缺點：內存利用率只有 50%，代價太大。
- 改進（新生代實踐）：按 8:1:1 劃分 Eden、From、To。GC 時將 Eden+From 存活對象複製到 To，清空 Eden+From，角色互換。利用率達 90%。
3. 標記-整理
- 過程：標記後，將所有存活對象向一端移動，然後清理邊界外內存。
- 適用：老年代（存活率高，複製代價大），解決碎片問題。
四、參考資源
- 百度經驗：Java垃圾回收機制詳解
- 強烈推薦：Vamei - JVM垃圾回收原理
- 《深入理解Java虛擬機：JVM高級特性與最佳實踐》—— 周志明
總結
理解內存管理從「對象怎麼死」到「怎麼回收」的演進，是 Java 工程師進階的關鍵。可達性分析解決了引用計數的循環引用缺陷；分代收集理論建立在「弱分代假說」之上，新生代用複製，老年代用標記-整理。掌握這些原理，才能看懂 GC 日誌、調優堆參數、排查 OOM 與內存洩漏。
