问：JVM当中的垃圾分类怎么搞？

在Java中，JVM（Java虚拟机）的垃圾识别与分类是自动内存管理的重要组成部分。这一过程主要通过垃圾收集器（Garbage Collector）实现，旨在识别和回收不再被程序引用的对象，以释放内存空间。

1. 垃圾识别与分类的基础

在Java中，所谓的“垃圾”是指没有任何引用指向的对象。这些对象虽然仍然占据着内存空间，但已经无法被程序访问和使用。为了识别和回收这些垃圾对象，JVM采用了多种算法和策略。

2. 垃圾识别算法

2.1 引用计数法

引用计数法是一种简单而直观的垃圾收集算法。其核心思想是通过在对象头中添加一个引用计数器，记录该对象被引用的次数。每当有一个新的引用指向该对象时，引用计数加一；当引用被删除或者超出作用范围时，引用计数减一。当引用计数为零时，表示该对象不再被引用，即可以被回收。

然而，引用计数法有一个明显的缺陷，即难以处理循环引用的情况。例如，两个对象互相引用，它们的引用计数永远不会变为零，即使它们已经不再被程序所使用。

示例代码：

class ReferenceCountingObject {private int referenceCount = 0;public ReferenceCountingObject() {// 对象初始化时，引用计数为0}public void addReference() {referenceCount++;}public void removeReference() {referenceCount--;if (referenceCount == 0) {// 当引用计数为零时，可以进行垃圾回收操作System.out.println("对象被回收");}}
}public class ReferenceCountingExample {public static void main(String[] args) {// 创建两个对象ReferenceCountingObject obj1 = new ReferenceCountingObject();ReferenceCountingObject obj2 = new ReferenceCountingObject();// obj1引用计数加一obj1.addReference();// obj2引用计数加一obj2.addReference();// obj1引用计数减一obj1.removeReference();// obj1引用计数为零，可以进行垃圾回收// obj2引用计数仍为一}
}

2.2 可达性分析算法

可达性分析是Java虚拟机中垃圾收集的核心算法之一。它主要通过判断对象是否能够从一组称为"GC Roots"的根对象出发，通过引用链追踪，最终判断对象是否可达。GC Roots包括虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象以及本地方法栈中JNI（Java Native Interface）引用的对象。

可达性分析的过程如下：

初始标记阶段：STW（Stop-The-World），只标记GC根直接关联的对象，耗时极少。
并发标记阶段：由GC根依次向下标记所有关联的对象，可达为存活对象，不可达为可回收对象。
重新标记阶段：STW，标记新建的对象引用（GC收集器通过读写屏障+增量更新记录新建的引用对象）。
清除标记阶段：GC线程与用户线程并发清理被标记的垃圾对象。

可达性分析算法能够解决引用计数法无法处理的循环引用问题，因此成为当前主流虚拟机采用的垃圾收集算法。

3. 垃圾分类与回收算法

在识别出垃圾对象后，JVM需要采用合适的算法来回收这些对象所占用的内存空间。以下是几种常见的垃圾回收算法：

3.1 标记-清除算法

标记-清除算法是最基础的收集算法。它分为“标记”和“清除”两个阶段：

标记阶段：标记出所有存活的对象。
清除阶段：统一回收所有未被标记的对象。

然而，标记-清除算法存在两个明显的问题：

效率问题：如果需要标记的对象太多，效率不高。
空间问题：标记清除后会产生大量不连续的碎片。

3.2 复制算法

复制算法将堆内存分割成两块大小相同的区域，每次只使用其中一块进行对象分配。当这一块内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块区域，然后将已使用的内存空间一次清理掉。

复制算法的优点是不会产生内存碎片，但缺点是内存使用效率低，每次只能使用一半的内存空间。

3.3 标记-整理算法

标记-整理算法是对标记-清除算法的优化。它在标记阶段仍然标记所有存活的对象，但在清除阶段不是直接回收对象，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

3.4 分代收集算法

分代收集算法是当前虚拟机普遍采用的垃圾收集算法。它将堆内存划分为新生代和老年代，根据对象的存活周期选择合适的垃圾收集算法。

新生代：对象存活率低，通常使用复制算法进行回收。新生代被进一步划分为Eden区、From区和To区，默认内存分配比为8:1:1。
老年代：对象存活率高，通常使用标记-清除算法或标记-整理算法进行回收。

4. 垃圾收集器

垃圾收集器是执行垃圾回收操作的组件。在Java中，有多种不同类型的垃圾收集器，包括串行收集器、并行收集器、CMS收集器和G1收集器等。这些收集器采用不同的算法和策略来实现垃圾回收。

4.1 串行收集器（Serial GC）

串行收集器是最基本的垃圾收集器，使用单线程进行垃圾回收。它在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到收集结束。因此，串行收集器适用于单CPU环境或内存较小的应用。

4.2 并行收集器（Parallel GC）

并行收集器使用多线程进行垃圾回收，提高了回收效率。它同样需要暂停其他工作线程，但回收过程是多线程的，因此适用于多CPU环境或吞吐量要求较高的应用。

4.3 CMS收集器（Concurrent Mark-Sweep GC）

CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它使用并发标记和并发清除的方式来实现垃圾回收，大大减少了停顿时间。然而，CMS收集器在垃圾回收过程中会占用一部分CPU资源，并且可能产生内存碎片。

4.4 G1收集器（Garbage-First GC）

G1收集器是一种面向服务器的垃圾收集器，旨在满足大内存、多处理器的环境下对停顿时间的要求。它将堆内存划分为多个区域（Region），每次只收集一部分区域的垃圾。G1收集器采用并发标记和并发清除的方式，同时结合了复制算法和标记-整理算法的优点，实现了高吞吐量和低停顿时间。

5. 总结

Java JVM中的垃圾识别与分类是自动内存管理的重要组成部分。通过可达性分析算法，JVM能够准确识别出垃圾对象；通过不同的垃圾回收算法和收集器，JVM能够高效地回收这些垃圾对象所占用的内存空间。对于Java开发人员而言，深入理解JVM的垃圾回收机制有助于优化应用性能、解决内存泄漏等问题。