新生代和老年代的 GC 算法有哪些？

2026年02月24日

面试考察点

考察对 JVM 垃圾收集（GC）基本原理的理解：面试官想知道你是否清楚 JVM 为什么采用分代收集（Generational Collection）以及不同代的特点。
考察对具体 GC 算法的掌握程度：不仅仅是知道算法名字，更要理解其核心思想、工作原理以及优缺点。
考察算法与具体垃圾收集器的关联能力：面试官希望你能将抽象的算法与实际的垃圾收集器（如 Serial、Parallel、CMS、G1）对应起来，知道哪些收集器在新生代/老年代使用了什么算法。
考察对 GC 发展趋势的认知：通过你对 G1、ZGC 等新收集器的了解，判断你是否关注 JVM 的最新演进。

JVM 的新生代和老年代分别采用不同的垃圾收集算法，以适应各自区域的对象存活率和内存布局特点。

新生代（Young Generation）：主要采用 复制算法（Copying）。因为新生代对象 “朝生夕死”，存活率低，复制算法只需复制少量存活对象，效率高且不会产生内存碎片。
老年代（Old Generation）：主要采用 标记-清除算法（Mark-Sweep） 或 标记-整理算法（Mark-Compact）。老年代对象存活率高，复制算法不划算，所以通过标记来识别垃圾，然后直接清除或进行内存整理。

原理：将内存分为一块较大的 Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间（默认比例 8:1:1）。每次使用 Eden 和其中一块 Survivor（From）。回收时，将 Eden 和 From 中存活的对象复制到另一块 Survivor（To），然后一次性清理掉 Eden 和 From 空间。如果 To 空间不够，存活对象会通过 分配担保 直接进入老年代。
优点：实现简单，运行高效，不会产生内存碎片。
缺点：需要预留一块空闲的 Survivor 作为复制目标，存在空间浪费；对象存活率较高时，复制操作开销变大。
具体收集器：
- Serial / ParNew：均采用这种典型的复制算法。
- Parallel Scavenge：也是复制算法，但更注重吞吐量控制。

标记-清除（Mark-Sweep）
- 原理：先标记出所有存活对象，然后统一回收未被标记的对象。
- 优点：实现简单，不需要移动对象。
- 缺点：会产生大量内存碎片，导致后续大对象分配失败而提前触发 Full GC；标记和清除两个过程的效率都不高。
- 代表收集器：CMS（Concurrent Mark Sweep） 老年代收集器基于标记-清除算法。
标记-整理（Mark-Compact）
- 原理：标记阶段与标记-清除相同，但后续不是直接清除，而是将所有存活对象向内存一端移动，然后直接清理边界以外的内存。
- 优点：解决了内存碎片问题，内存利用率高，分配大对象更顺畅。
- 缺点：移动对象需要暂停用户线程（Stop The World），如果老年代对象很多，停顿时间可能较长。
- 代表收集器：
  - Parallel Old：老年代采用标记-整理算法，与 Parallel Scavenge 搭配追求高吞吐量。
  - Serial Old：同样采用标记-整理算法。

G1（Garbage First）收集器：虽然保留了新生代和老年代的概念，但物理上不再连续，而是将堆划分为多个大小相等的 Region。G1 整体上采用 标记-整理算法，从局部（两个 Region 之间）看又是复制算法。它避免了在整个老年代进行整理，从而降低了停顿时间。
ZGC（Z Garbage Collector）：同样基于 Region 布局，通过染色指针和读屏障等技术实现几乎全部的并发收集，其核心算法也融合了复制和标记的思想，但实现细节更为复杂。

误区一：认为所有垃圾收集器都严格区分新生代和老年代算法。
- 实际上，像 G1、ZGC 这种新一代收集器，虽然仍然有分代逻辑（G1 明确分代，ZGC 在后续版本中也开始支持分代），但算法实现已经高度融合，不再是简单的“新生代只用复制、老年代只用标记-整理”。
误区二：混淆 “标记-清除” 与 “标记-整理” 的适用场景。
- 如果老年代使用 CMS（标记-清除），必须预留足够空间或搭配备用方案（如启用 -XX：+UseCMSCompactAtFullCollection），否则碎片问题可能引发频繁 Full GC。

JVM 通过分代收集，让新生代利用复制算法的高效处理短期对象，让老年代利用标记-清除或标记-整理算法应对长期存活对象。理解这些基础算法，是掌握各种垃圾收集器工作原理的基石，也是 JVM 性能调优的必备知识。

发布于2026年02月24日|10:43:53