在Java的内存管理中，垃圾回收（Garbage Collection，GC）是一个至关重要的特性。其主要目的是自动管理内存，回收不再被引用的对象，避免内存泄露。Java中有四种常见的垃圾回收算法：标记-清除、复制、标记-整理、分代收集。下面我们逐一进行介绍。
1. 标记-清除算法
标记-清除算法分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。首先，垃圾回收器会遍历所有的对象，找出不再被引用的对象并标记它们。然后，在清除阶段，将被标记的对象从堆内存中移除。
优点： - 实现简单。 - 不需要额外的内存空间。
缺点： - 存在大量的内存碎片，可能导致内存的浪费。
public class MarkSweepExample {
public static void main(String[] args) {
Object obj1 = new Object(); // 创建一个对象
obj1 = null; // 将引用置为null，使对象可回收
System.gc(); // 请求GC
}
}
2. 复制算法
复制算法也分为两个阶段：复制和回收。在这个算法中，堆被划分为两个相同大小的区域，只有一个区域在使用。当其中一个区域的对象被回收后，存活的对象将被复制到另一个区域，完成后清空当前区域，再交换两部分的角色。
优点： - 不会产生内存碎片。 - 快速回收内存，提高了效率。
缺点： - 需要额外的内存空间，空间利用率可能较低。
public class CopyingExample {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[100000]; // 创建一个大数组
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i;
}
arr = null; // 将引用置为null，使数组可回收
System.gc(); // 请求GC
}
}
3. 标记-整理算法
标记-整理算法是对标记-清除算法的改进。在标记阶段，首先将不再被引用的对象标记。然后，在整理阶段，它移动存活的对象，将它们压缩到一起，避免了内存碎片的产生。
优点： - 不产生内存碎片，效率相对较高。
缺点： - 实现较复杂，需要移动对象。
public class MarkCompactExample {
public static void main(String[] args) {
String[] strings = new String[10];
for (int i = 0; i < strings.length; i++) {
strings[i] = "String " + i;
}
strings[5] = null; // 删除某个元素
System.gc(); // 请求GC
}
}
4. 分代收集算法
分代收集算法是目前Java虚拟机（JVM）中使用的主要垃圾回收策略。它将内存分为新生代和老年代两部分。新生代专门用来存放刚创建的对象，而老年代用于长时间存活的对象。大部分对象会很快死亡，因此新生代的回收频率更高，使用的是复制算法。而老年代的回收采用标记-整理算法。
优点： - 利用对象生命周期特性，提高了GC效率。 - 整体内存管理更为高效。
缺点： - 实现较为复杂。
public class GenerationalExample {
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
String temp = new String("Generational GC Example " + i);
}
System.gc(); // 请求GC
}
}
结论
以上是Java中四种主要的垃圾回收算法，各自有其优缺点。在现代Java虚拟机中，分代收集算法被广泛采用，因为它根据对象的生命周期划分了不同的内存区域，极大地提升了垃圾回收的效率。在实际开发中，理解这些算法有助于我们更好地管理内存，优化应用性能。通过适当的内存管理，我们能够让Java程序在运行时更加高效和稳定。
