面试题：Java垃圾回收机制中常见的垃圾回收算法有哪些，简述其原理

Question

在Java编程的垃圾回收机制里，阐述标记 - 清除算法、标记 - 整理算法以及复制算法这几种常见垃圾回收算法的基本原理，并说明它们各自的优缺点。

Answer 1

标记 - 清除算法

1. 基本原理：
   • 标记阶段：垃圾回收器从根对象（如栈中的引用、静态变量等）开始遍历，标记所有可达对象。
   • 清除阶段：遍历堆内存，回收所有未被标记的对象（即垃圾对象）所占用的空间。
2. 优点：
   • 实现简单，不需要额外的空间进行对象的移动。
3. 缺点：
   • 空间碎片化：回收后会产生大量不连续的内存碎片，可能导致后续大对象无法分配到足够连续的内存空间，即使总的空闲内存足够。
   • 效率问题：标记和清除两个过程效率都不高，标记需要遍历所有对象，清除需要遍历整个堆。

标记 - 整理算法

1. 基本原理：
   • 标记阶段：同标记 - 清除算法，从根对象开始标记所有可达对象。
   • 整理阶段：将所有存活的对象（被标记的对象）向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存空间。
2. 优点：
   • 解决碎片化问题：通过移动存活对象，整理出连续的内存空间，避免了空间碎片化问题，有利于大对象的分配。
3. 缺点：
   • 移动开销：移动对象需要计算对象新的位置并更新引用，这增加了处理时间，尤其是在对象数量多的情况下。

复制算法

1. 基本原理：
   • 将内存分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块内存使用完时，将存活对象复制到另一块空闲内存中，然后清除原来使用的那一块内存。
2. 优点：
   • 高效性：每次只对半个区域进行垃圾回收，且复制过程中不需要考虑内存碎片问题，效率较高。
   • 简单：算法逻辑相对简单，实现容易。
3. 缺点：
   • 空间浪费：需要两倍的内存空间来实现，因为始终有一半的内存处于空闲状态，以保证存活对象有地方复制。对于大对象的复制开销较大，如果大对象较多，可能会影响效率。