Java的垃圾回收机制（Garbage Collection，GC）是 Java 虚拟机（JVM）的一个重要组成部分， 它负责自动管理内存的分配和释放，以减轻程序员在内存管理方面的负担，并防止内存泄漏 和内存溢出等问题。本文将详细探讨 GC 的实现原理、不同算法的细节以及其在 JVM 中的应 用，并通过代码示例展示如何在 Java 中实践垃圾回收机制。

## 1. 垃圾回收的基本原理 垃圾回收的主要任务是识别和回收不再使用的对象。GC 的基本工作过程包括：

- **标记阶段**：标记所有存活的对象。

- **清除阶段**：回收所有未标记的对象。

- **压缩阶段（可选）**：整理内存碎片。

## 2. 垃圾回收算法

Java 中的垃圾回收机制采用了多种算法来回收内存，这些算法各有优缺点，适用于不同的应 用场景。

### 2.1 标记-清除（Mark-Sweep）算法 标记-清除算法是最基本的垃圾回收算法，分为两个阶段：

- **标记阶段**：从根集合（GC Roots）开始，递归标记所有可达的对象。

- **清除阶段**：遍历整个堆，回收未标记的对象。 标记-清除算法的主要缺点是清除后会产生内存碎片。在 Java 中，可以通过`System.gc()`方法 建议 JVM 进行垃圾回收，但实际的垃圾回收行为由 JVM 控制。

### 2.2 复制（Copying）算法 复制算法是为了解决效率问题而出现的，它将可用的内存分为两块，每次只用其中一块，当 这一块内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已经使用过的内存 空间一次性清理掉。这样每次只需要对整个半区进行内存回收，内存分配时也不需要考虑内 存碎片等复杂情况，只需要移动指针，按照顺序分配即可。

### 2.3 标记-整理（Mark-Compact）算法 标记-整理算法是标记-清除算法的改进版本。在完成标记活动对象之后，不是简单地清理未 标记对象，而是将所有活动对象都向一端移动，然后直接清理边界外的内存。这样既解决了 内存碎片问题，又避免了复制算法只能利用一半内存区域的弊端