3. JVM 内存模型与 GC 基础：堆内存结构、新生代与老年代、GC 算法简介

在深入 Flyway 迁移脚本的 GC 调优之前，必须建立 JVM 堆内存与垃圾回收（GC）的底层认知。Flyway 脚本执行慢的根因，往往不是 SQL 本身，而是 GC 停顿（Stop-The-World, STW）与堆内存结构不匹配导致的。本节将拆解堆内存分区、对象晋升路径以及三大核心 GC 算法，为后续的停顿分析打下基础。

3.1 堆内存结构：分代设计的核心逻辑

JVM 堆（Heap）是 GC 管理的主要区域，几乎所有 Java 对象实例都在这里分配。堆被划分为两个主要代（Generation）：新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。这种分代设计基于“弱分代假说”（Weak Generational Hypothesis）：绝大多数对象生命周期极短，而存活下来的对象会趋向于长期存在。

3.2 新生代与老年代：对象晋升路径

对象在堆中的移动遵循一条明确的路径：Eden → Survivor0 → Survivor1 → Old。新生代内部进一步细分为 Eden 区和两个 Survivor 区（S0、S1）。

1. Eden 区： 绝大多数对象首先在 Eden 区分配。当 Eden 区满时，触发 Minor GC。
2. Survivor 区： Minor GC 后存活的对象被复制到 S0 或 S1。每次 Minor GC，存活对象在 S0 和 S1 之间来回复制，同时年龄（Age）加 1。
3. 晋升阈值： 当对象年龄达到 -XX:MaxTenuringThreshold（默认 15）时，或 Survivor 区空间不足时，对象晋升到老年代。
4. 大对象直接进入老年代： 通过 -XX:PretenureSizeThreshold 设置，超过该大小的对象直接在老年代分配，避免在新生代频繁复制。

3.3 GC 算法简介：标记-清除、标记-复制、标记-整理

不同的 GC 算法决定了停顿时间的长短和内存碎片的程度。Flyway 脚本执行场景下，理解这三种基础算法，有助于选择正确的 GC 策略。

3.3.1 标记-清除（Mark-Sweep）

最基础的算法，分为两个阶段：

• 标记： 从 GC Roots 出发，遍历所有可达对象并标记为存活。
• 清除： 遍历整个堆，回收未被标记的对象内存。

缺点： 产生大量内存碎片，可能导致后续大对象分配失败而提前触发 Full GC。

3.3.2 标记-复制（Mark-Copy）

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。

• 优点： 实现简单，运行高效，无内存碎片。
• 缺点： 可用内存缩小为原来的一半，对象存活率较高时复制开销大。
• 应用： 现代 JVM 的新生代默认采用此算法（Eden:S0:S1 = 8:1:1）。

3.3.3 标记-整理（Mark-Compact）

标记过程与“标记-清除”一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

• 优点： 无内存碎片，内存利用率高。
• 缺点： 移动对象需要 STW 停顿，且移动成本较高。
• 应用： 老年代 GC（如 CMS 的 Remark 阶段、G1 的 Mixed GC 中的部分场景）。

3.4 与 Flyway 迁移脚本的关联总结