Java面试之JVM垃圾回收算法汇总-Java面试题

JVM垃圾回收算法考察重点是实际应用场景与设计原理：CMS为低延迟用标记-清除而非标记-整理以避免STW；G1通过Region分区和RSet实现混合回收；ZGC与Shenandoah借助读屏障和指针着色/转发实现并发整理。

Java面试中问到JVM垃圾回收算法，不是让你背诵“标记-清除”“复制”“标记-整理”这些名词，而是看你能不能说清：每种算法在什么内存区域、什么场景下被实际使用，以及为什么选它而不是别的。HotSpot虚拟机的GC实现和理论算法之间存在关键差异——比如“复制算法”在新生代用的是 Survivor 区的两个半区（S0 和 S1），但实际触发条件、晋升阈值、动态年龄判定等细节，才是面试官真正想确认你是否真懂的地方。

为什么CMS不使用标记-整理算法？

CMS（Concurrent Mark-Sweep）的目标是尽可能减少停顿时间，适用于老年代。它采用的是标记-清除算法，而非标记-整理，原因很实际：

• 标记-整理 需要移动存活对象，意味着必须暂停所有应用线程（STW），违背CMS低延迟的设计初衷
• 标记-清除 虽然会产生内存碎片，但CMS通过预留 ConcGCThreads 并发清理，且配合 UseCMSCompactAtFullCollection（已废弃）或 CMSScavengeBeforeRemark 缓解问题
• 一旦碎片过多触发 Concurrent Mode Failure，JVM会退化为 Serial Old 进行 Full GC —— 此时才真正执行标记-整理，但代价是长时间STW

G1的Region分区如何改变传统算法边界？

G1不再严格区分年轻代/老年代的连续内存空间，而是把堆划分为多个固定大小的 Region（默认 1~32MB）。它的回收逻辑融合了多种策略：

• 年轻代回收（Young GC）本质是复制算法：从所有 Eden Region + 部分 Survivor Region 复制存活对象到新的 Survivor 或 Old Region
• 混合回收（Mixed GC）则按 G1HeapRegionSize 和 G1MixedGCCountTarget 动态选择一批 Old Region，对其中的存活对象执行复制（类似复制算法），同时合并空闲 Region
• 它不追求“一次清理整个老年代”，而是基于 Remembered Set（RSet） 快速识别跨 Region 引用，避免全堆扫描 —— 这才是 G1 降低 STW 的核心技术，不是算法本身多先进

ZGC 和 Shenandoah 的“并发整理”怎么绕过传统限制？

ZGC 和 Shenandoah 都宣称“几乎不 STW”，核心突破点不在算法名称，而在内存访问层面的改造：