新生代和老年代的 GC 算法有哪些？

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新生代和老年代的 GC 算法有哪些？

结论先行：新生代用复制算法（Eden + 两个 Survivor，默认 8:1:1），因为对象朝生夕死、存活率低，复制成本小且天然无碎片；老年代用标记-清除（CMS）或标记-整理（Serial Old、Parallel Old），因为存活率高，复制不划算且必须控制碎片。G1 之后不再严格分代，而是按 Region 动态选择「复制 + 整理」的混合回收。

一、两代算法对照

维度	新生代	老年代
算法	复制（复制到 Survivor）	标记-清除（CMS）/ 标记-整理（Serial Old、Parallel Old）
对象特征	存活率低（< 10%）	存活率高、对象大、寿命长
空间划分	Eden、S0、S1	一整块（或 G1 的 Region）
触发时机	Eden 满	老年代占用达阈值、晋升失败、空间分配担保失败
停顿	短（几十毫秒以内）	长（可达秒级）
关键参数	`-XX:SurvivorRatio`、`-XX:MaxTenuringThreshold`	`-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction`、`-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection`

二、新生代的对象流转

new 对象 → Eden（TLAB 优先）
   │ Eden 满
   ▼
Young GC：Eden + From Survivor 的存活对象 → 复制到 To Survivor
   │ 每次存活年龄 +1
   ├─ 年龄 ≥ MaxTenuringThreshold（默认 15）
   ├─ 同龄对象总和 > To Survivor 的一半（动态年龄判定）
   └─ 大对象直接进老年代（-XX:PretenureSizeThreshold）
   ▼
晋升老年代 → 老年代满触发 Full GC

三、复制算法为什么只浪费 10%

HotSpot 的默认比例是 Eden : S0 : S1 = 8 : 1 : 1，新生代总容量 10 份，每次只用一个 Survivor，另一份是空的「To 区」。

参数	含义	默认
`-XX:SurvivorRatio=8`	Eden 与单个 Survivor 的比值	8
`-XX:MaxTenuringThreshold=15`	晋升年龄上限	15
`-XX:PretenureSizeThreshold`	超过该大小的对象直接进老年代	0（不限制，仅 Serial/ParNew 有效）
`-XX:TargetSurvivorRatio=90`	To 区期望使用率，影响动态年龄判定	90

存活对象超过 To 区容量时走空间分配担保：先检查老年代最大连续可用空间是否足够，不够则提前触发 Full GC，这就是「担保失败」的由来。

四、用参数观察晋升行为

# 打印每次 Young GC 后各年龄段对象的分布，判断是否过早晋升
java -Xms1g -Xmx1g -Xmn400m \
     -XX:SurvivorRatio=8 -XX:MaxTenuringThreshold=10 \
     -Xlog:gc+age=trace -jar app.jar

# 关掉动态年龄判定，排除「同龄对象过半提前晋升」的干扰
java -XX:-UseAdaptiveSizePolicy -XX:MaxTenuringThreshold=15 -jar app.jar

gc+age=trace 输出形如 Desired survivor size 20971520 bytes, new threshold 10 (max 15) 加各年龄段的字节数，看到大量对象年龄很小就进入老年代，说明 Survivor 太小或对象存活时间超过预期。

五、常见追问

追问	回答要点
为什么老年代不用复制算法	存活率高时复制的对象量接近全量，还要额外一半空间，代价过高
为什么新生代要用两个 Survivor	保证复制期间有一块完整空闲区，同时让对象在两次 GC 之间有机会「熬」到老年代
动态年龄判定的规则	某年龄及更小年龄的对象总和超过 To 区一半，就把晋升阈值降到该年龄
大对象为什么直接进老年代	避免在 Eden 与 Survivor 之间反复复制大块内存，`-XX:PretenureSizeThreshold` 可调
G1 还分新生代老年代吗	逻辑上分（Young GC / Mixed GC），物理上是 Region，没有连续的两代空间

六、晋升失败与担保机制

场景	触发条件	结果
空间分配担保	Young GC 前发现老年代连续可用空间不足	先做一次 Full GC 腾空间
晋升失败（promotion failed）	存活对象要进老年代，但没有连续空间	触发 Full GC，通常伴随长停顿
大对象分配失败	Humongous 对象找不到连续 Region	G1 退化为 Full GC

这就是「老年代碎片会让 Young GC 变成 Full GC」的机制来源：担保检查不通过时，一次本该 20ms 的 Young GC 可能直接变成 2s 的 Full GC。

小结

新生代复制、老年代清除或整理，是按存活率做出的经济选择；复制算法靠 8:1:1 把空间浪费控制在 10%，代价是必须处理晋升与担保。答题时把「存活率」作为解释主轴，逻辑就顺了。

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