Java虚拟机（JVM）内存管理和垃圾回收是Java编程中至关重要的概念，它涉及到程序的性能和稳定性。本文主要探讨了JVM如何处理内存分配、垃圾检测与回收，以及各种策略和性能指标。
垃圾回收是JVM的一项核心功能，它的目标是自动识别和释放不再使用的对象所占用的内存，以防止内存泄漏。垃圾检测主要有两种方法：引用计数和跟踪。引用计数通过跟踪对象的引用次数来判断对象是否可回收，但无法处理循环引用问题。而跟踪法通过从根对象开始遍历对象图，未被跟踪到的对象被视为垃圾。现代JVM通常使用跟踪法，例如标记-清除算法。
为了避免内存碎片，JVM采取了压缩和拷贝两种策略。压缩回收会把存活对象推至堆的一端，形成连续空间；拷贝回收则利用两个堆，每次只在一个堆上进行垃圾回收，并将存活对象拷贝到另一堆。分代回收进一步优化了这一过程，根据对象生命周期长短将其分配到不同代的堆，年轻代（包括Eden和Survivor区）用于短暂对象，老年代用于长期存活的对象。
JVM的垃圾回收器设计需要权衡性能和复杂性。顺序执行与并行执行垃圾回收决定了CPU资源的使用和应用的暂停时间。并发执行垃圾回收器尽可能减少应用程序的中断，但可能增加内存占用。压缩、不压缩和拷贝策略则是在垃圾回收速度和内存效率之间寻找平衡。
性能度量方面，关注的主要是吞吐量和暂停时间。吞吐量是应用程序总体运行时间中非垃圾回收时间的比例，而暂停时间是垃圾回收期间应用程序的暂停时长。这两者是垃圾收集器优化的重要指标。
Sun HotSpot JVM在实践中采用分代垃圾回收，堆分为年轻代、年老代和持久代。年轻代进一步细分为Eden和两个Survivor区，通过复制策略减少碎片。当对象在年轻代经历多次垃圾回收后仍存活，就会被晋升到老年代。持久代则存储JVM元数据，如类定义和常量。
内存分配方面，大对象通常直接进入老年代以避免频繁的复制操作。此外，JVM还使用了一些技巧，如 bump-the-pointer 技术，快速分配连续内存。
总结来说，理解JVM的内存管理与垃圾回收机制对于优化Java应用性能至关重要，开发者需要根据应用特点选择合适的垃圾回收策略和参数设置，以实现高效且稳定的运行。
