分代收集理论是Java垃圾回收的核心依据，它基于对象生命周期规律将堆划分为新生代和老年代：新生代用复制算法处理大量短命对象，老年代用标记-清除或标记-整理算法应对长期存活对象，并通过晋升阈值、动态年龄判定和分配担保等机制实现高效内存管理。
分代收集理论是 Java 垃圾回收器设计的核心依据，它不直接定义具体算法，而是基于对象生命周期的统计规律，把堆内存划分为不同区域，并为每个区域匹配最合适的回收策略。
新生代：聚焦“朝生夕死”，用复制算法提效
大量对象在方法调用中创建，又在方法结束时迅速失效。统计表明，新生代每次 GC 后约 99% 的对象死亡。因此设计上采用复制算法——只保留存活对象并复制到另一块空闲区（如 Survivor 区），清空原区域即可。这种做法避免了碎片整理开销，也大幅减少扫描和清理时间。
- 典型实现：Serial、ParNew、Parallel Scavenge 收集器的年轻代部分
- 关键约束：必须预留一块空闲空间作为复制目标，所以新生代总容量不能全用于分配
- 触发时机：Eden 区满时 Minor GC，存活对象经年龄阈值晋升至老年代
老年代：应对“长期存活”，靠标记类算法保空间利用率
能活过多次 Minor GC 的对象，大概率会长期存在。老年代对象密度高、存活率高，且没有备用空间做复制，因此不能用复制算法。标记-清除或标记-整理成为更合理的选择——前者快速释放空间但易产生碎片；后者额外增加移动成本，但能规整内存供大对象直接分配。
- 标记-清除适合 CMS（追求低停顿），但需配合内存碎片监控
- 标记-整理是 Serial Old、Parallel Old 的默认方式，适合吞吐量优先场景
- 老年代 GC（Major GC 或 Full GC）代价远高于 Minor GC，常达 10 倍以上耗时
分代边界不是固定不变的，回收器会动态适配
分代不是硬编码的内存切片，而是一种逻辑组织。比如 G1 收集器虽取消物理分代，但仍按对象年龄划分“逻辑代”，并在混合回收（Mixed GC）中优先清理垃圾多的旧分区；ZGC 和 Shenandoah 则通过并发标记+读屏障绕过分代假设，但依然参考对象存活时间优化回收粒度。
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- 晋升阈值（MaxTenuringThreshold）可调，影响对象何时进入老年代
- 动态年龄判定机制：若某年龄所有对象大小 > Survivor 空间一半，则该年龄及以上对象直接晋升
- 分配担保机制：Minor GC 前检查老年代是否有足够空间容纳全部可能晋升对象，否则提前触发 Full GC
分代设计让 JVM 能兼顾响应与吞吐
不同应用场景对 GC 行为有不同诉求：Web 服务需要低延迟，适合 ParNew + CMS 或 G1；批处理任务重视吞吐，Parallel Scavenge + Parallel Old 更合适。分代理论提供了统一框架，使这些差异化设计能在同一套内存模型下协同工作。
- 年轻代小而快，保障高频短停顿
- 老年代大而稳，控制长停顿发生频率
- 跨代引用（如老年代对象引用新生代）需通过卡表（Card Table）等结构高效追踪，避免全堆扫描
