在手游开发领域，性能优化一直是开发者们关注的重点，一款流畅、无卡顿的手游能够大大提升玩家的游戏体验，而JVM（Java虚拟机）中的垃圾收集器，作为Java语言内存管理的重要机制，对手游的性能有着至关重要的影响，我们就来深入聊聊JVM中的垃圾收集器，看看它们是如何影响手游性能的，以及我们该如何利用它们来优化手游。
JVM垃圾收集器的工作原理
JVM垃圾收集器的基本理念是识别并清除不再被应用程序使用的对象，释放由这些对象占用的内存，这一过程大致可以遵循不同的方法，并且在所有情况下都包含以下一个或多个步骤：
1、标记：这一阶段的目的是识别所有从应用程序的根开始，所有可以访问到的链接内存块，当到达分支的所有端点时，已绘制的块可以被看作为“Live”，其余未被绘制的内存块可以被看作为“Non-Live”。
2、清除：在完成标记后，所有Java GC “Non-Live”内存块都需要从堆内存中清除。
3、压缩：为了保证有足够大的空闲内存块可应用于新对象，Java GC会通过磁片整理、重定位的方法使“实时”内存对象靠的更近，从而创造出更大的可用空闲内存，一些收集器将有第二个“通道”来更新应用程序中对内存对象的引用，以此来确保这些引用能够正确地指向对象在内存中的新位置。
4、复制：在复制这个过程中，所有“Live”对象都会被移动到“To”空间中，而“From”空间中的剩余对象会被视为“Non-Live”。
常见的垃圾收集算法
1、引用计数算法：每个对象维护一个引用计数器，当计数为0时说明对象不再被使用，从而回收内存，但这种算法不能解决循环引用问题，例如两个对象互相引用但外部无引用，现代JVM几乎不采用引用计数，而是使用可达性分析。
2、可达性分析算法：从一系列被称为GC Roots的根节点出发，通过递归或迭代遍历整个对象图，标记出所有可达对象，未被标记的对象即为垃圾，这种算法能正确处理循环引用问题，不需要维护额外的计数信息，是大部分垃圾收集器的基础技术。
3、标记-清除算法：将垃圾回收分为标记阶段和清除阶段，标记阶段遍历所有可达对象并打上标记，清除阶段扫描整个堆，回收未被标记的对象，但该算法会产生大量内存碎片，可能导致后续分配失败。
4、标记-整理算法：标记阶段与标记-清除相似，但整理阶段会将存活对象移动到堆的一端，形成连续的空闲内存区域，避免了内存碎片问题，但移动对象需要更新引用，带来额外开销，可能引起较长停顿。
5、复制算法：将内存划分为两个区域（From区和To区），只使用其中一块，当GC触发时，将存活对象复制到另一块区域，然后一次性清空当前区域，这种算法无碎片问题，复制过程简单高效，但需要额外50%的内存空间，适合对象存活率低的区域，如新生代垃圾回收。
JVM中的垃圾收集器类型
JVM提供了多种垃圾收集器，每种都有其特定的用途和特性：
1、Serial GC：适合单线程环境，简单但效率较低。
2、Parallel GC：适合多线程环境，使用多个线程进行垃圾收集，能够充分利用多核处理器的优势。
3、CMS（Concurrent Mark-Sweep）GC：适合需要低延迟的应用程序，能够在较短的暂停时间内进行垃圾收集，采用并发标记和清除，尽量缩短STW（Stop The World）时间。
4、G1（Garbage-First）GC：适合大内存应用，能够提供可预测的停顿时间，它将堆划分为多个大小相等的区域（Region），不再区分新生代和老年代的固定空间，采用混合回收策略，根据区域回收收益排序，优先回收垃圾最多的区域。
5、ZGC和Shenandoah GC：适合需要超低停顿时间的应用，适用于大规模堆内存，它们通过并发标记、并发整理和多种优化技术，实现低延迟和高吞吐量的平衡。
垃圾收集器对手游性能的影响及优化策略
垃圾收集器虽然能够帮助手游开发者专注于游戏功能开发，不必分心于内存的分配和释放，但也会对游戏性能和吞吐量产生重大影响，为了优化手游性能，我们可以采取以下策略：
1、选择合适的垃圾收集器：根据手游的特点和需求，选择合适的垃圾收集器，对于需要低延迟的手游，可以选择CMS GC或G1 GC；对于大内存应用，可以选择G1 GC、ZGC或Shenandoah GC。
2、调整垃圾收集器参数：根据手游的实际情况，调整垃圾收集器的参数，如最大和最小堆大小（-Xmx和-Xms）、G1 GC的暂停目标（-XX:MaxGCPauseMillis）等，以达到最佳的性能和稳定性。
3、监控垃圾收集效果：使用JVisualVM等工具监控JVM的内存使用和垃圾收集情况，分析GC日志，了解垃圾收集的频率和时间，以便及时调整优化策略。
4、优化代码和内存使用：减少不必要的对象创建和内存占用，优化代码逻辑和算法，降低垃圾产生的频率和数量，从而减轻垃圾收集器的负担。
JVM中的垃圾收集器对手游性能有着至关重要的影响，通过深入了解垃圾收集器的工作原理、常见的垃圾收集算法以及JVM提供的多种垃圾收集器类型，我们可以根据手游的特点和需求选择合适的垃圾收集器，并通过调整参数、监控效果以及优化代码和内存使用等策略来优化手游性能，这将有助于提升手游的流畅度和玩家体验，为手游的成功打下坚实的基础。
参考来源
CSDN博客、百家号、图灵课堂、微信公众平台（腾讯网）
