知识点深化 · JVM · 垃圾回收
垃圾回收：GC Roots、标记清除/复制/整理、CMS/G1/ZGC
GC 自动回收堆中不再被引用的对象。它先从 GC Roots 出发标记存活对象，再用不同算法回收死对象；分代假设下新生代用复制、老年代用标记整理。CMS、G1、ZGC 是三代经典收集器。这一页把判断、算法、收集器讲透。
① 小白第一课怎么学（4 步走，约 60 分钟）
别急着背代码，先按这四步建立直觉：
1看图建立直觉（10 分钟）
读②③：GC 怎么找活对象。
2记算法与分代（15 分钟）
读④：标记清除/复制/整理，新生代老年代。
3手推回收（20 分钟）
精读⑤。
4刷题纠错（15 分钟）
做⑦⑩，错题回⑥。
本课小目标学完你要能：① 说什么对象可回收；② 对比三种基础算法；③ 讲清 G1 和 ZGC 的特点。
② 一图看懂：GC 全地图
读法：中心是垃圾回收，上是判断存活，中是算法，下是收集器与易错。
③ 本质直觉：从 GC Roots 出发，够得到的活着，够不到的回收
怎么判断垃圾：从 GC Roots（栈里局部变量、静态变量、常量等）出发沿引用链走，能到达的对象是活的，到不了的是死的。这叫可达性分析。（引用计数法解决不了循环引用，Java 不用。）
三种回收算法：① 标记-清除：标记死对象直接清，产生碎片；② 复制：存活对象拷到另一半，无碎片但浪费一半空间，适合新生代（存活率低）；③ 标记-整理：存活对象往一端挪，无碎片但慢，适合老年代。
分代：新对象朝生夕死 → 新生代用复制；老对象活得久 → 老年代用标记整理。
STWGC 时要暂停所有应用线程（Stop The World），否则引用关系还在变。G1/ZGC 的目标就是缩短这个停顿。
④ 完整体系与对比表
三种算法对比
| 算法 | 做法 | 优点 | 缺点 |
|---|
| 标记-清除 | 标记死对象直接清 | 简单 | 内存碎片 |
| 复制 | 存活对象拷到另一半 | 无碎片、快 | 浪费一半空间 |
| 标记-整理 | 存活对象挪到一端 | 无碎片 | 移动开销大、慢 |
分代与收集器
新生代（Eden + 2 Survivor）：新对象先进 Eden，Minor GC 时存活对象复制到 Survivor，年龄每次+1，达到阈值（默认15）进老年代。用复制算法。
老年代：存存活久的对象，满了触发 Full GC，用标记-整理。
| 收集器 | 特点 |
|---|
| CMS | 低停顿并发标记清除，老年代，有碎片 |
| G1 | Region 化，可预测停顿，JDK9+ 默认 |
| ZGC | 着色指针/读屏障，停顿 <10ms，超大堆 |
⑤ 用法场景与典型例题
例1（GC Roots）下列哪个不能当 GC Roots？
栈局部变量、静态变量、常量可以。
GC Roots 包括虚拟机栈局部变量、方法区静态变量、常量、JNI 引用。答案：堆里普通对象互相引用不能当 Root（那是引用链不是起点）。
例2（算法选择）新生代存活率低用哪种？
复制划算。
存活少则拷贝量小，复制算法无碎片。答案：复制算法。
例3（停顿）G1 相比 CMS 的优势？
Region 化可预测停顿。
G1 把堆切成多个 Region，优先回收垃圾多的 Region，可设定 -XX:MaxGCPauseMillis。答案：可预测停顿、无碎片。
做题心法新生代→复制，老年代→整理；低延迟大堆→G1/ZGC；面试先问 STW 停顿。
⑥ 高频错误诊断（4 条）
错误1：用引用计数判断垃圾循环引用 A↔B 计数都不为 0，永远回收不掉。Java 用可达性分析。
错误2：以为 GC 只回收新生代老年代满了也会 Full GC 回收整个堆。
错误3：认为 CMS 没碎片CMS 是标记-清除，会产生碎片，最后不得不标记整理。
错误4：把 Minor GC 和 Full GC 混Minor GC 只回收新生代快；Full GC 回收整堆慢，要尽量避免。
⑦ 考点真题演练（4 题）
考点分布
| 考法 | 出题形式 | 应对 |
|---|
| 判断垃圾 | 用什么方法 | GC Roots 可达性分析 |
| 算法 | 新生代/老年代各用啥 | 复制/整理 |
| 收集器 | G1/ZGC 特点 | 可预测停顿/超低延迟 |
| STW | GC 为什么停顿 | 引用关系在变 |
真题基础1. Java 判断对象可回收使用？
真题中档2. 新生代通常使用哪种回收算法？
真题中档3. G1 收集器的核心优势是？
真题拔高4. 关于循环引用 A↔B（无外部引用），可达性分析会怎样？
⑧ 必背知识点卡
判断：GC Roots 可达性分析 解决循环引用
清除：直接清死对象 有碎片
复制：存活拷另一半 新生代
整理：存活挪一端 老年代无碎片
分代：新生代 Eden+Survivor 年龄15 升老年代
收集器：CMS/G1/ZGC G1 可预测停顿
STW：GC 暂停应用 越短越好
⑨ 应用输出：优化一次频繁 Full GC 的服务
场景：大促时服务频繁 Full GC，接口 RT 飙升。
① 看日志：加 -Xlog:gc 看 GC 频率和停顿，发现 Full GC 频繁。
② 定位：dump 堆，发现大集合（如缓存）只增不减——内存泄漏或堆太小。
③ 调参数：选 G1 收集器，设 -XX:MaxGCPauseMillis=200 控制停顿。
④ 修泄漏：给缓存加过期/上限，避免老年代被撑满。
⑤ 效果：Minor GC 为主，Full GC 降到每天一两次。
口述思路合上书说："频繁 Full GC 先 dump 找泄漏大对象，再选 G1 控停顿。"
⑩ 分层练习（基础 + 中档 + 拔高）
▍基础 6 题
基础1Java 用什么判断垃圾？
GC Roots 可达性分析。
基础4GC Roots 是什么？
栈局部变量、静态变量等起点。
▍中档 6 题
中档7为什么引用计数被淘汰？
解决不了循环引用。
中档8Survivor 区有几个？
两个，from/to 交替。
中档9对象几岁进老年代？
默认 15（-XX:MaxTenuringThreshold）。
中档10G1 把堆分成什么？
多个等大 Region。
中档11ZGC 目标停顿？
亚毫秒级（<10ms），支持超大堆。
▍拔高 6 题
拔高13什么是空间分配担保？
新生代放不下时直接进老年代。
拔高14三色标记是什么？
黑(活)、灰(待扫)、白(未扫/垃圾)，并发标记基础。
拔高15什么是记忆集 Card Table？
记录老年代引用新生代，避免扫整堆找跨代引用。
拔高16G1 的 Mixed GC 是什么？
同时回收新生代和部分高收益老年代 Region。
拔高17怎么减少 Full GC？
避免大对象直接进老年代、合理堆大小、修内存泄漏。
拔高18逃逸分析干嘛的？
判断对象是否逃出方法范围，可栈上分配减少 GC。
⑪ 记忆口诀 + 7 天复习计划
三句口诀① Roots 出发够着活，够不着的就是垃圾。② 新生代复制老年代整理，G1 控停顿 ZGC 超低延迟。③ 引用计数解不了循环引用，可达性才靠谱。
| 天 | 任务 | 自检 |
|---|
| 第 1 天 | 读②③④，画可达性分析 | 能说清 Roots |
| 第 2 天 | 背三算法 + 基础 1-6 | 算法对应对 |
| 第 3 天 | 做中档 7-12，说分代过程 | 晋升年龄对 |
| 第 4 天 | 做拔高 13-18，讲三色标记 | 能讲清并发 |
| 第 5 天 | 做⑦真题 4 题 | 限时每题 2 分钟 |
| 第 6-7 天 | 合上书默写算法对比表 | 不看资料全默对 |
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