虚拟机回收算法是Java等语言内存管理的核心机制，其目标是通过自动回收不再使用的对象，解决内存泄漏问题，提升系统性能，随着Java版本的迭代，回收算法经历了从简单到复杂、从低效到高效的演进过程,每种算法都有其适用场景和设计权衡。
标记-清除算法：基础但低效的早期方案
标记-清除算法是最基础的回收算法，分为两个阶段：标记阶段遍历所有对象，标记出所有仍被引用的活动对象；清除阶段遍历堆内存，回收未被标记的对象所占空间，该算法的优点是实现简单，无需移动对象，不会产生额外空间碎片，但其缺点也十分明显：一是效率低下，需要遍历两次堆内存；二是空间碎片化，清除后会产生大量不连续的内存碎片，导致后续分配大对象时可能触发Full GC，影响性能。
复制算法：以空间换效率的优化方案
为解决碎片化问题，复制算法将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存用完时，将所有存活对象复制到另一块上，然后清空已使用的内存块，该算法的优点是实现简单、运行高效（只需遍历一次存活对象），且无内存碎片（对象连续存储），其缺点也很明显：内存利用率低，可用内存缩小为原来的一半，针对这一缺陷，Appel算法等改进方案将内存划分为较大的Eden区和较小的Survivor区（From和To），每次只将存活对象从Eden和From区复制到To区，并通过“年龄”机制（对象经历多次复制后进入老年代）减少复制开销。
标记-整理算法：结合标记与清除的折中方案
标记-整理算法结合了标记-清除和复制算法的优点，分为标记阶段（同标记-清除）和整理阶段（将所有存活对象向内存一端移动，直接清理端边界以外的内存），该算法既避免了碎片化问题，又不需要像复制算法那样牺牲一半内存空间，但缺点是移动对象并更新引用的操作较为复杂，可能暂停更长时间，因此多用于老年代的回收。
分代收集算法：基于对象生命周期的实战策略
分代收集算法是目前商业虚拟机（如HotSpot）广泛采用的方案，其核心思想是将堆内存划分为新生代和老年代，根据对象存活周期选择不同算法：
- 新生代：每次GC都有大量对象“死去”，只有少量存活，适合使用复制算法（如Eden:Survivor:Survivor=8:1:1，内存利用率达90%）。
- 老年代：对象存活率高，使用标记-清除或标记-整理算法，避免频繁复制大对象。
分代收集通过“Minor GC”（清理新生代）和“Major GC/Full GC”（清理老年代）的配合，实现了高效回收。
垃圾回收器算法的实践演进
不同垃圾回收器基于上述算法实现，各有侧重：
- Serial GC：单线程回收，采用标记-整理算法，客户端模式默认使用，适合简单应用。
- Parallel GC（吞吐量优先）：多线程版本的Serial GC，使用复制算法（新生代）和标记-整理（老年代），注重最大化CPU利用率，适合后台计算任务。
- CMS（Concurrent Mark Sweep）：以获取最短回收停顿时间为目标，采用标记-清除算法，并发阶段可与应用线程并行，但存在碎片化和“Concurrent Mode Failure”风险。
- G1（Garbage-First）：面向服务端，将堆划分为多个Region，跟踪每个Region的回收价值，优先回收价值大的区域（“Garbage-First”），结合标记-整理和复制算法，兼顾吞吐量和停顿时间。
算法选择与性能权衡
选择回收算法需结合应用场景：低延迟应用优先考虑G1或ZGC（低延迟算法），高吞吐量应用适合Parallel GC，而资源受限环境可选用Serial GC，随着内存容量增大和低延迟需求提升，并发回收（如ZGC、Shenandoah）将成为主流趋势，通过减少STW（Stop-The-World）时间，进一步提升虚拟机性能。
虚拟机回收算法的演进，本质是空间、时间与复杂度的持续优化,其核心目标始终是在自动化内存管理中实现效率与稳定性的平衡。
