在Java虚拟机（JVM）中，高效管理内存是确保应用程序性能稳定与高效运行的关键。新生代（Young Generation）作为JVM内存管理中的一个重要区域，主要存放新生成的对象。由于其对象生命周期通常较短，因此新生代垃圾回收（GC）的频率远高于老年代（Old Generation）。为了优化性能，JVM设计了多种机制来避免在新生代垃圾回收时进行全堆扫描，这些机制主要依赖于分代收集理论、局部性原理和高效的算法实现。

1. 分代收集理论

JVM采用分代收集理论，将堆内存分为新生代、老年代和永久代（或元空间，在JDK 8及以后版本中）。这种划分基于大多数对象很快变得不可达（即成为垃圾）的观察。新生代因此被设计为快速回收垃圾的区域，其内部通常进一步细分为Eden区、两个Survivor区（From和To或S0、S1），通过复制算法或标记-整理算法（针对Survivor区）进行垃圾回收。

2. 避免全堆扫描的机制

2.1 复制算法（主要应用于Eden区）

在新生代中，Eden区是对象被首次分配的地方。当Eden区满时，会触发一次Minor GC（新生代垃圾回收）。此时，JVM会暂停所有应用线程（Stop-The-World事件），将Eden区和其中一个Survivor区（假设为From区）中存活的对象复制到另一个Survivor区（To区），并清空Eden区和原来的From区。这个过程是局部的，仅涉及新生代，因此避免了全堆扫描。

示例代码（概念性）

虽然JVM的垃圾回收过程是由JVM内部自动管理的，但我们可以从逻辑上理解其操作：

// 假设JVM内部逻辑
// Minor GC 示意代码，非实际可执行代码
void minorGC() {
    // 暂停所有应用线程
    stopTheWorld();
    
    // 复制Eden和From区的存活对象到To区
    List<Object> survivors = new ArrayList<>();
    survivors.addAll(copySurvivorsFromEden());
    survivors.addAll(copySurvivorsFromSurvivor(FROM_SURVIVOR));
    
    // 清空Eden和From区
    clearRegion(EDEN);
    clearRegion(FROM_SURVIVOR);
    
    // 切换Survivor区
    swapSurvivorRegions();
    
    // 恢复应用线程
    resumeThreads();
}

// 伪方法，表示实际应由JVM内部实现的逻辑
List<Object> copySurvivorsFromEden() { ... }
List<Object> copySurvivorsFromSurvivor(SurvivorRegion region) { ... }
void clearRegion(HeapRegion region) { ... }
void swapSurvivorRegions() { ... }

2.2 局部性原理

JVM的垃圾回收策略还利用了程序的局部性原理，即程序在执行过程中会倾向于在一段时间内访问特定的内存区域。新生代对象的高淘汰率使得JVM可以专注于这个相对较小的区域进行垃圾回收，从而减少了垃圾回收的复杂性和开销。

2.3 高效的垃圾回收算法

现代JVM提供了多种垃圾回收器，如Serial GC、Parallel GC、CMS（Concurrent Mark Sweep，已被G1 GC等更先进的回收器所取代）、G1 GC等。这些回收器在新生代垃圾回收时，都采用了局部化的策略，如G1 GC的Region概念，它进一步细化了堆内存的管理，使得垃圾回收更加灵活和高效。

3. 结论

综上所述，JVM通过分代收集理论、复制算法、局部性原理以及高效的垃圾回收算法，有效地避免了在新生代垃圾回收时进行全堆扫描。这些机制共同确保了JVM内存管理的效率和性能，使得Java应用程序能够在复杂多变的运行环境中保持稳定和高效。对于深入理解JVM内存管理机制的高级程序员而言，掌握这些原理和实现细节是提升应用程序性能的关键。在实践中，还可以根据应用的具体需求选择合适的垃圾回收器，并通过JVM参数调优来进一步优化性能。