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Java虚拟机（JVM）堆是Java程序运行的核心内存区域，它负责管理程序中的对象和其他数据。了解堆的结构和垃圾回收机制，对于优化Java程序性能至关重要。

JVM堆的基本结构

JVM堆由年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）组成。年轻代又分为伊甸园区（Eden区）和幸存区（Survivor区），而幸存区又包含从区（From区）和到区（To区）。新对象的分配首先会尝试放置在伊甸园区，因为伊甸园区被认为是“新对象的天堂”。

假设JVM堆的内存分配为600M，默认情况下，老年代占用大约2/3（约400M），年轻代占用1/3（约200M）。年轻代进一步划分为伊甸园区160M和幸存区40M。

垃圾回收机制

垃圾回收的主要目标是回收不再被引用（不可达）的对象，以释放内存空间。JVM采用引用计数器法和可达性分析算法来识别垃圾对象。

引用计数器法

引用计数器法通过为每个对象维护一个计数器来跟踪引用次数。当计数器值为0时，说明该对象没有任何引用，应被回收。然而，该算法存在循环引用问题，两个对象互相引用时，计数器无法正确归零。

可达性分析算法

可达性分析算法通过从GC Roots（如方法句柄、类对象等）开始，沿着引用链进行搜索，标记所有可达的对象。如果某个对象无法通过任何引用链从GC Roots到达，则被认为是垃圾对象。这是一种“顺藤摸瓜”的方式。

垃圾回收过程

垃圾回收过程分为几个阶段：

Full GC与OOM

在某些情况下，Full GC无法回收垃圾对象，因为这些对象仍被引用。例如，当局部变量持有大量对象时，Full GC无法回收这些对象。这种情况下，内存会逐渐被耗尽，最终导致OutOfMemoryError（OOM）。

垃圾回收机制的优化对于Java程序的性能至关重要。通过合理设置堆的大小和垃圾回收策略，可以有效管理内存资源，避免内存泄漏和溢出问题。