Java垃圾回收以可达性分析法识别存活对象，标记-清除算法易致内存碎片，复制算法适用于存活率低的年轻代且空间利用率约50%，标记-整理算法用于老年代以解决碎片问题但需更新引用。
认识常见的垃圾回收算法，关键不是死记名称和步骤，而是理解每种算法解决什么问题、在什么场景下被采用、以及它带来的代价。Java 的 GC 算法不是孤立存在的，而是围绕“如何高效识别垃圾”和“如何安全释放内存”这两个核心问题逐步演进出来的。
先搞懂“垃圾”是怎么被认定的
所有回收算法的前提，是准确判断一个对象是否真的可以被回收。Java 不用引用计数法（它无法处理循环引用），而是采用可达性分析法：
- 从一组称为GC Roots的对象出发（比如栈里的局部变量、静态字段、常量池中的引用、JNI 引用等）；
- 顺着所有引用链向下搜索；
- 凡是能被这条链触达的对象，就是存活的；反之，不可达的就是垃圾。
这个判断过程决定了后续所有回收动作的起点——不是“哪些死了”，而是“哪些还活着”。标记类算法（如标记-清除、标记-整理）都基于此逻辑。
标记-清除：最朴素但有硬伤
这是最基础的两步式算法：
立即学习“Java免费学习笔记（深入）”；
- 标记阶段：遍历堆，对所有存活对象打上标记；
- 清除阶段：把没被标记的对象所占内存直接清空。
优点是实现简单、不移动对象；缺点也很明显：内存碎片化。比如连续释放了几个对象后，空闲空间变成零散小块，后续分配大对象时可能因找不到足够连续空间而提前触发 Full GC。所以它很少单独使用，更多作为其他算法的基础环节。
复制算法：专治“朝生夕灭”的年轻代
针对新生代中绝大多数对象生命周期极短的特点，JVM 把 Eden 区 + 两个 Survivor 区（S0/S1）按 8:1:1 划分，用的就是复制算法：
- 新对象都在 Eden 分配；
- Minor GC 触发时，只把 Eden 和其中一个 Survivor 中仍存活的对象，复制到另一个空的 Survivor；
- 复制完成后，原区域整块清空。
好处是：没有碎片、分配内存只需移动指针（顺序分配）、回收效率高。代价是：需要预留一半空间作“搬运中转”，空间利用率只有 50% 左右——所以它只适合存活率低的区域（如年轻代），不适合老年代。
标记-整理：老年代的稳妥选择
老年代对象存活率高，如果用复制算法，搬来搬去开销太大；如果用标记-清除，又容易碎片化。于是标记-整理应运而生：
- 先标记所有存活对象；
- 再把它们全部往内存一端紧凑排列；
- 最后清理掉边界以外的全部空间。
它解决了碎片问题，也避免了复制算法的空间浪费，但移动对象需要更新所有引用，会增加处理时间。Serial Old 和 Parallel Old 收集器就基于该算法。
