1.明確什么是垃圾

答案：在進(jìn)行g(shù)c操作時(shí)候沒(méi)有存活的對(duì)象。

那么怎么去判斷對(duì)象是否存活：

老的方式-引用計(jì)數(shù)：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收。說(shuō)明沒(méi)有任何引用了，此方法簡(jiǎn)單，但無(wú)法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問(wèn)題。

現(xiàn)在方式-可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：從GC Roots開(kāi)始向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈。找到的標(biāo)記，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，也就是沒(méi)有標(biāo)記，則證明此對(duì)象是不可用的。不可達(dá)對(duì)象。那么這類(lèi)對(duì)象要回收。

在Java語(yǔ)言中，GC Roots包括：

虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象。

方法區(qū)中類(lèi)靜態(tài)屬性實(shí)體引用的對(duì)象。

方法區(qū)中常量引用的對(duì)象。

本地方法棧中JNI引用的對(duì)象。

2.有哪些收集算法

標(biāo)記 -清除算法

“標(biāo)記-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一樣，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象。之所以說(shuō)它是最基礎(chǔ)的收集算法，是因?yàn)楹罄m(xù)的收集算法都是基于這種思路并對(duì)其缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)而得到的。

它的主要缺點(diǎn)有兩個(gè)：一個(gè)是效率問(wèn)題，標(biāo)記和清除過(guò)程的效率都不高；另外一個(gè)是空間問(wèn)題，標(biāo)記清除之后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致，當(dāng)程序在以后的運(yùn)行過(guò)程中需要分配較大對(duì)象時(shí)無(wú)法找到足夠的連續(xù)內(nèi)存而不得不提前觸發(fā)另一次垃圾收集動(dòng)作。

復(fù)制算法（主要用于新生代）

“復(fù)制”（Copying）的收集算法，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。

這樣使得每次都是對(duì)其中的一塊進(jìn)行內(nèi)存回收，內(nèi)存分配時(shí)也就不用考慮內(nèi)存碎片等復(fù)雜情況，只要移動(dòng)堆頂指針，按順序分配內(nèi)存即可，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，運(yùn)行高效。只是這種算法的代價(jià)是將內(nèi)存縮小為原來(lái)的一半，持續(xù)復(fù)制長(zhǎng)生存期的對(duì)象則導(dǎo)致效率降低。

現(xiàn)在的商業(yè)虛擬機(jī)都采用復(fù)制收集算法來(lái)回收新生代，有研究表明，新生代中的對(duì)象98%是朝生夕死的，所以并不需要按照1:1的比例來(lái)劃分內(nèi)存空間，而是將內(nèi)存分為一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，每次使用Eden和其中的一塊Survivor。當(dāng)回收時(shí)，將Eden和Survivor中還存活著的對(duì)象一次性地拷貝到另外一塊Survivor空間上，最后清理掉Eden和剛才用過(guò)的Survivor空間。HotSpot虛擬機(jī)默認(rèn)Eden和Survivor的大小比例是8:1，也就是每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個(gè)新生代容量的90%（80%+10%），只有10%的內(nèi)存是會(huì)被“浪費(fèi)”的。當(dāng)然，并不能保證每次回收都只有10%的對(duì)象存活，當(dāng)Survivor空間不夠用時(shí)，需要依賴(lài)其他內(nèi)存（這里指老年代）進(jìn)行分配擔(dān)保（Handle Promotion）。即如果另外一塊Survivor空間沒(méi)有足夠的空間存放上一次新生代收集下來(lái)的存活對(duì)象，這些對(duì)象將直接通過(guò)分配擔(dān)保機(jī)制進(jìn)入老年代。

標(biāo)記-整理算法（針對(duì)老年代）

復(fù)制收集算法在對(duì)象存活率較高時(shí)就要執(zhí)行較多的復(fù)制操作，效率將會(huì)變低。更關(guān)鍵的是，如果不想浪費(fèi)50%的空間，就需要有額外的空間進(jìn)行分配擔(dān)保，以應(yīng)對(duì)被使用的內(nèi)存中所有對(duì)象都100%存活的極端情況，所以在老年代一般不能直接選用這種算法。

根據(jù)老年代的特點(diǎn)，有人提出了另外一種“標(biāo)記-整理”（Mark-Compact）算法，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存

分代收集算法

GC分代的基本假設(shè)：絕大部分對(duì)象的生命周期都非常短暫，存活時(shí)間短。

?當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)的垃圾收集都采用“分代收集”算法，這種算法并無(wú)新的方法，只是根據(jù)對(duì)象的存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，一般是把Java堆分為新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/span>

“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分為新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴āＴ谛律?#xff0c;每次垃圾收集時(shí)都發(fā)現(xiàn)有大批對(duì)象死去，只有少量存活，那就選用復(fù)制算法，只需要付出少量存活對(duì)象的復(fù)制成本就可以完成收集。而老年代中因?yàn)閷?duì)象存活率高、沒(méi)有額外空間對(duì)它進(jìn)行分配擔(dān)保，就必須使用“標(biāo)記-清理”或“標(biāo)記-整理”算法來(lái)進(jìn)行回收。

3.垃圾收集器

如果說(shuō)收集算法是內(nèi)存回收的方法論，垃圾收集器就是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)

Serial收集器

串行收集器是最古老，最穩(wěn)定以及效率高的收集器，可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓，只使用一個(gè)線(xiàn)程去回收。新生代、老年代使用串行回收；新生代復(fù)制算法、老年代標(biāo)記-壓縮；垃圾收集的過(guò)程中會(huì)Stop The World（服務(wù)暫停）

參數(shù)控制：-XX:+UseSerialGC??串行收集器

ParNew收集器

ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線(xiàn)程版本。新生代并行，老年代串行；新生代復(fù)制算法、老年代標(biāo)記-壓縮

參數(shù)控制：-XX:+UseParNewGC??ParNew收集器

-XX:ParallelGCThreads?限制線(xiàn)程數(shù)量

Parallel收集器

Parallel Scavenge收集器類(lèi)似ParNew收集器，Parallel收集器更關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量。可以通過(guò)參數(shù)來(lái)打開(kāi)自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整這些參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或最大的吞吐量；也可以通過(guò)參數(shù)控制GC的時(shí)間不大于多少毫秒或者比例；新生代復(fù)制算法、老年代標(biāo)記-壓縮

參數(shù)控制：-XX:+UseParallelGC??使用Parallel收集器+ 老年代串行? ?

Parallel?Old?收集器

Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線(xiàn)程和“標(biāo)記－整理”算法。這個(gè)收集器是在JDK 1.6中才開(kāi)始提供

參數(shù)控制：?-XX:+UseParallelOldGC?使用Parallel收集器+ 老年代并行

CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。目前很大一部分的Java應(yīng)用都集中在互聯(lián)網(wǎng)站或B/S系統(tǒng)的服務(wù)端上，這類(lèi)應(yīng)用尤其重視服務(wù)的響應(yīng)速度，希望系統(tǒng)停頓時(shí)間最短，以給用戶(hù)帶來(lái)較好的體驗(yàn)。

從名字（包含“Mark Sweep”）上就可以看出CMS收集器是基于“標(biāo)記-清除”算法實(shí)現(xiàn)的，它的運(yùn)作過(guò)程相對(duì)于前面幾種收集器來(lái)說(shuō)要更復(fù)雜一些，整個(gè)過(guò)程分為4個(gè)步驟，包括：

初始標(biāo)記（CMS initial mark）

并發(fā)標(biāo)記（CMS concurrent mark）

重新標(biāo)記（CMS remark）

并發(fā)清除（CMS concurrent sweep）

?其中初始標(biāo)記、重新標(biāo)記這兩個(gè)步驟仍然需要“Stop The World”。初始標(biāo)記僅僅只是標(biāo)記一下GC Roots能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，速度很快，并發(fā)標(biāo)記階段就是進(jìn)行GC Roots Tracing的過(guò)程，而重新標(biāo)記階段則是為了修正并發(fā)標(biāo)記期間，因用戶(hù)程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄，這個(gè)階段的停頓時(shí)間一般會(huì)比初始標(biāo)記階段稍長(zhǎng)一些，但遠(yuǎn)比并發(fā)標(biāo)記的時(shí)間短。
由于整個(gè)過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)的并發(fā)標(biāo)記和并發(fā)清除過(guò)程中，收集器線(xiàn)程都可以與用戶(hù)線(xiàn)程一起工作，所以總體上來(lái)說(shuō)，CMS收集器的內(nèi)存回收過(guò)程是與用戶(hù)線(xiàn)程一起并發(fā)地執(zhí)行。老年代收集器（新生代使用ParNew）

??優(yōu)點(diǎn):并發(fā)收集、低停頓

???缺點(diǎn)：產(chǎn)生大量空間碎片、并發(fā)階段會(huì)降低吞吐量

???參數(shù)控制：-XX:+UseConcMarkSweepGC??使用CMS收集器

?????????????-XX:+ UseCMSCompactAtFullCollection?Full?GC后，進(jìn)行一次碎片整理；整理過(guò)程是獨(dú)占的，會(huì)引起停頓時(shí)間變長(zhǎng)

????????????-XX:+CMSFullGCsBeforeCompaction??設(shè)置進(jìn)行幾次Full GC后，進(jìn)行一次碎片整理

????????????-XX:ParallelCMSThreads??設(shè)定CMS的線(xiàn)程數(shù)量（一般情況約等于可用CPU數(shù)量）?

G1收集器

G1是目前技術(shù)發(fā)展的最前沿成果之一，HotSpot開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)賦予它的使命是未來(lái)可以替換掉JDK1.5中發(fā)布的CMS收集器。與CMS收集器相比G1收集器有以下特點(diǎn)：

1.?空間整合，G1收集器采用標(biāo)記整理算法，不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。分配大對(duì)象時(shí)不會(huì)因?yàn)闊o(wú)法找到連續(xù)空間而提前觸發(fā)下一次GC。

2.?可預(yù)測(cè)停頓，這是G1的另一大優(yōu)勢(shì)，降低停頓時(shí)間是G1和CMS的共同關(guān)注點(diǎn)，但G1除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型，能讓使用者明確指定在一個(gè)長(zhǎng)度為N毫秒的時(shí)間片段內(nèi)，消耗在垃圾收集上的時(shí)間不得超過(guò)N毫秒，這幾乎已經(jīng)是實(shí)時(shí)Java（RTSJ）的垃圾收集器的特征了。

上面提到的垃圾收集器，收集的范圍都是整個(gè)新生代或者老年代，而G1不再是這樣。使用G1收集器時(shí)，Java堆的內(nèi)存布局與其他收集器有很大差別，它將整個(gè)Java堆劃分為多個(gè)大小相等的獨(dú)立區(qū)域（Region），雖然還保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔閡了，它們都是一部分（可以不連續(xù)）Region的集合。

G1的新生代收集跟ParNew類(lèi)似，當(dāng)新生代占用達(dá)到一定比例的時(shí)候，開(kāi)始出發(fā)收集。和CMS類(lèi)似，G1收集器收集老年代對(duì)象會(huì)有短暫停頓。

收集步驟：

1、標(biāo)記階段，首先初始標(biāo)記(Initial-Mark),這個(gè)階段是停頓的(Stop the World Event)，并且會(huì)觸發(fā)一次普通Mintor GC。對(duì)應(yīng)GC log:GC pause (young) (inital-mark)

2、Root Region Scanning，程序運(yùn)行過(guò)程中會(huì)回收survivor區(qū)(存活到老年代)，這一過(guò)程必須在young GC之前完成。

3、Concurrent Marking，在整個(gè)堆中進(jìn)行并發(fā)標(biāo)記(和應(yīng)用程序并發(fā)執(zhí)行)，此過(guò)程可能被young GC中斷。在并發(fā)標(biāo)記階段，若發(fā)現(xiàn)區(qū)域?qū)ο笾械乃袑?duì)象都是垃圾，那個(gè)這個(gè)區(qū)域會(huì)被立即回收(圖中打X)。同時(shí)，并發(fā)標(biāo)記過(guò)程中，會(huì)計(jì)算每個(gè)區(qū)域的對(duì)象活性(區(qū)域中存活對(duì)象的比例)。

4、Remark, 再標(biāo)記，會(huì)有短暫停頓(STW)。再標(biāo)記階段是用來(lái)收集 并發(fā)標(biāo)記階段 產(chǎn)生新的垃圾(并發(fā)階段和應(yīng)用程序一同運(yùn)行)；G1中采用了比CMS更快的初始快照算法:snapshot-at-the-beginning (SATB)。

5、Copy/Clean up，多線(xiàn)程清除失活對(duì)象，會(huì)有STW。G1將回收區(qū)域的存活對(duì)象拷貝到新區(qū)域，清除Remember Sets，并發(fā)清空回收區(qū)域并把它返回到空閑區(qū)域鏈表中。

6、復(fù)制/清除過(guò)程后。回收區(qū)域的活性對(duì)象已經(jīng)被集中回收到深藍(lán)色和深綠色區(qū)域。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的搞定java面试系列--jvm3 gc垃圾回收的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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