什么是GC算法？请简述几种GC算法的原理和适用场景。代码举例讲解

GC算法是指垃圾收集器使用的算法来判断对象是否存活以及回收垃圾对象。

常见的GC算法有几种:

1. 引用计数算法:给每个对象添加一个引用计数器,当有引用指向对象时计数器值加1,失去引用时计数器值减1。当计数器为0时,对象被回收。
   适用场景:简单,效率高。但无法解决循环引用的问题。
2. 标记-清除算法:先标记所有需要回收的对象,然后统一回收所有标记对象。
   适用场景:可以解决循环引用问题。但会产生大量内存碎片。
3. 复制算法:将内存分为两块,每次只使用一块。当一块内存使用完,就将存活的对象复制到另一块,然后清理使用过的内存。
   适用场景:简单,不会产生内存碎片。但空间利用率低,只有50%的内存可用。
4. 分代收集算法:根据对象存活周期将内存划分为几块,不同年代采用不同的收集算法。一般将内存分为新生代和老年代,新生代采用复制算法,老年代采用标记-清除或标记-整理算法。
   适用场景:适合大多数应用,是HotSpot VM默认采用的算法。

来看一个简单例子: 我们用一个简单的Java程序模拟分代收集算法中新生代和老年代的工作过程。

public class GCGenerationDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建新生代和老年代
        byte[] youngGen = new byte[1024*1024]; 
        byte[] oldGen = new byte[1024*1024*5];

        // 模拟在新生代分配对象 
        byte[] obj1 = new byte[512*1024];
        byte[] obj2 = new byte[256*1024];
        obj1 = null; // obj1可以被回收
        youngGen = null; // 模拟新生代GC,obj2被复制到老年代

        //在老年代分配对象
        byte[] obj3 = new byte[1024*1024];
        obj3 = null; // obj3可以被回收

        // 模拟老年代GC,obj3被标记和清除
        oldGen = null; 

        System.out.println("模拟完成!");
    }
}

我们可以观察到:

1. obj1在新生代被回收,这是采用复制算法,效率较高。
2. obj2在新生代GC后被复制到老年代,这也是复制算法的一部分。
3. obj3在老年代GC后被标记和清除,这是标记-清除算法。

所以,理解不同GC算法的原理和适用场景,可以帮助我们在实际开发中选择和配置合适的垃圾收集器。