哪些垃圾收集算法

在计算机科学中，垃圾收集（Garbage Collection, GC）是自动内存管理的一种机制，用于识别和回收不再使用的内存。以下是一些常见的垃圾收集算法，广泛应用于编程语言和运行时环境（如 Java、C#、Python 等）：

### 1. **标记-清除算法 (Mark-and-Sweep)**
- **原理**：从根对象（如全局变量、栈上的变量）开始，标记所有可达的对象，然后清除未被标记的对象（即垃圾）。
- **优点**：实现简单，能处理循环引用。
- **缺点**：会导致内存碎片，且暂停时间较长（Stop-the-World）。
- **适用场景**：基础的垃圾收集算法，常用于早期系统或简单场景。

### 2. **引用计数算法 (Reference Counting)**
- **原理**：为每个对象维护一个引用计数器，当引用数变为 0 时，对象被回收。
- **优点**：回收及时，无需暂停程序。
- **缺点**：无法处理循环引用（如 A 引用 B，B 引用 A），且维护计数器有额外开销。
- **适用场景**：Python（结合循环检测）、COM 等。

### 3. **标记-整理算法 (Mark-and-Compact)**
- **原理**：在标记阶段标记可达对象后，将所有存活对象移动到内存的一端，消除碎片，然后清理剩余空间。
- **优点**：解决了内存碎片问题。
- **缺点**：移动对象需要额外时间，暂停时间可能更长。
- **适用场景**：需要紧凑内存的系统，如某些 JVM 实现。

### 4. **复制算法 (Copying)**
- **原理**：将内存分为两块（From 和 To），只使用其中一块。当这块满了时，将存活对象复制到另一块，然后清空原空间。
- **优点**：无碎片，适合短生命周期对象。
- **缺点**：浪费一半内存，复制开销较大。
- **适用场景**：年轻代垃圾收集（如 JVM 的 Eden 区）。

### 5. **分代收集算法 (Generational Collection)**
- **原理**：根据对象生命周期分为年轻代和老年代，年轻代对象回收频繁，老年代回收较少。结合复制、标记-清除等算法。
- **优点**：提高了效率，减少了全堆扫描的频率。
- **缺点**：需要合理调优分代参数。
- **适用场景**：现代 JVM（如 G1、CMS）、.NET CLR。

### 6. **增量收集算法 (Incremental Collection)**
- **原理**：将垃圾收集分成多个小步骤，与程序执行交替进行，减少单次暂停时间。
- **优点**：降低延迟，适合实时系统。
- **缺点**：实现复杂，可能增加总体开销。
- **适用场景**：实时应用或对延迟敏感的系统。

### 7. **并发收集算法 (Concurrent Collection)**
- **原理**：垃圾收集与应用程序线程并发执行，几乎无暂停。
- **优点**：极低的暂停时间。
- **缺点**：实现复杂，可能降低吞吐量。
- **适用场景**：高吞吐量、低延迟系统（如 G1、ZGC、Shenandoah）。

### 总结
不同的垃圾收集算法适用于不同的场景。例如：
- **简单系统**：标记-清除、引用计数。
- **高性能系统**：分代收集、并发收集。
- **实时系统**：增量收集、并发收集。

现代垃圾收集器（如 Java 的 G1、ZGC）通常组合多种算法，根据具体需求动态调整。如果你有特定的语言或场景想深入探讨，可以告诉我！