深入理解JVM在内存中申请对象及垃圾回收流程

在Java虚拟机（JVM）中，内存管理是一个核心功能。JVM通过堆内存来存储对象，而垃圾回收器负责自动回收不再使用的对象，以释放内存。以下是JVM在内存中申请对象及垃圾回收的基本流程：
1. 对象在内存中的申请
当我们在Java程序中创建一个对象时，JVM会在堆内存中为该对象分配空间。堆内存是所有线程共享的，因此分配和回收都是并发进行的。

• 年轻代（Young Generation）：新创建的对象首先会被分配到年轻代中。年轻代分为Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。当Eden区满了之后，垃圾回收器会清理不再使用的对象，并将存活的对象移动到Survivor区。
• 老年代（Old Generation）：随着程序运行，一些存活时间较长的对象会被移动到老年代。老年代存放的对象生命周期较长，因此其大小通常比年轻代大得多。
• 永久代（PermGen）或元空间（Metaspace）：用于存储类的元数据。从Java 8开始，永久代被元空间取代。
  2. 垃圾回收
  垃圾回收是自动释放不再使用的对象的过程。JVM的垃圾回收器会定期检查对象，确定哪些对象是活动的，哪些是垃圾。
• 标记-清除（Mark and Sweep）：这是最基本的垃圾回收算法。它首先标记出所有活动的对象，然后清除未被标记的对象。但这种方式的缺点是会产生大量不连续的内存碎片。
• 复制（Copying）：将堆内存分为两个相等的区域，每次只使用其中一个。当进行垃圾回收时，将活动对象复制到另一个区域，然后清除当前区域的所有对象。这种方式的优点是不会产生内存碎片，但缺点是可用内存减半。
• 标记-压缩（Mark and Compact）：结合了标记-清除和复制的优点。它同样会标记活动对象，但会将所有活动对象压缩到堆的一端，然后直接清除边界以外的所有内存。这样既不会产生内存碎片，也不会浪费一半的内存。
• 分代收集（Generational）：由于大多数对象的生命周期都很短，因此这种方法将堆内存分为年轻代和老年代，并针对不同代采用不同的回收策略。年轻代采用复制算法，老年代采用标记-压缩算法。
  3. 垃圾回收器
  Java提供了多种垃圾回收器供选择，以满足不同的性能和内存管理需求。最常用的有：
• Serial GC：适用于单核CPU、低多线程场景。它使用标记-清除算法，简单高效。
• Parallel GC：适用于高吞吐量、低延迟场景。它使用标记-压缩算法，能够快速释放内存。
• CMS GC：也称为并发标记清除（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器。它主要用于解决老年代的并发碎片化问题，主要适用于多核CPU环境。
• G1 GC：一种并发的、可预测的垃圾收集器，用于替代CMS GC。它将堆内存分为多个独立的区域，每个区域都可以独立地进行垃圾回收。G1 GC适合于服务端应用，能提供更稳定的停顿时间。
• ZGC 和 Shenandoah GC：这两种都是可扩展的低延迟垃圾收集器，它们使用读屏障技术来跟踪对象的访问状态，能够在任何时候安全地进行垃圾收集，不需要停止应用线程。