月薪3k的后端面试点-Java GC

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 - 没有被其他对象引用

• 判定对象是否为垃圾的算法
  • 判断对象的引用数量
    • 通过判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收
    • 每个对象实例都有一个引用计数器，被引用则+1，完成引用则-1
    • 任何引用计数为0的对象实例可以被当作垃圾收集
    • 优点：执行效率高，程序执行受影响较小
    • 缺点：无法检测出循环引用的情况，导致内存泄露
  • 可达性分析算法
    • 通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收
    • 可以作为GC Root的对象
      • 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）局部变量
      • 方法区中的常量引用的对象
      • 方法区中的类静态属性引用的对象
      • 本地方法栈中NI（Native方法）的引用对象
      • 活跃线程的引用对象

标记-清除算法（Mark and Sweep)

• 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
• 清除：对堆内存从头到尾进行线性遍历，回收不可达对象内存
• 易碎片化
  

复制算法（Copying)

• 分为对象面和空闲面
• 对象在对象面上创建
• 存活的对象被从对象面复制到空闲面
• 将对象面所有对象内存清除
• 特点
  • 解决碎片化问题
  • 顺序分配内存，简单高效
  • 适用于对象存活率低的场景

标记-整理算法（Compacting)

• 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
• 清除：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将未端内存地址以后的内存全部回收。
  • 避免内存的不连续行
  • 不用设置两块内存互换
  • 适用于存活率高的场景

分代收集算法（Generational Collector)

• 垃圾回收算法的组合拳
• 按照对象生命周期的不同划分区域以采用不同的垃圾回收算法
• 目的：提高JVM的回收效率
  

GC的分类

• Minor GC
• Full GC

年轻代：尽可能快速地收集掉那些生命周期短的对象

• Eden区
• 两个Survivor区

• 对象如何晋升到老年代
  • 经历一定Minor次数依然存活的对象
  • Survivor区中存放不下的对象
  • 新生成的大对象（-XX:+PretenuerSizeThreshold)

• 常用的调优参数
  • -XX:SurvivorRatio：Eden和Survivor的比值，默认8：1
  • -XX:NewRatio：老年代和年轻代内存大小的比例
  • -XX:MaxTenuring Threshold:对象从年轻代晋升到老生代经过GC次数的最大阈值

• 老年代：存放生命周期较长的对象
  • 标记-清理算法
  • 标记-整理算法
  • Full GC和Major GC
  • Full GC比Minor GC慢，但执行频率低

• 触发Full GC的条件
• 老年代空间不足
• 永久代空间不足
• CMS GC时出现promotion failed,concurrent mode failure
• Minor GC晋升到老年代的平均大小大于老年代的剩余空间
• 调用System.gc()

• Stop-the-World
• JVM由于要执行GC而停止了应用程序的执行
• 任何一种GC算法中都会发生
• 多数GC优化通过减少Stop-the-world发生的时间来提高程序性能

• Safepoint
• 分析过程中对象引用关系不会发生变化的点
• 产生Safepoint的地方：方法调用；循环跳转；异常跳转等
• 安全点数量得适中

JVM的运行模式

• Server
• Client

年轻代收集器

• Serial收集器（-XX:+UseSerialGC，复制算法）
  • 单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程
  • 简单高效，Client模式下默认的年轻代收集器
• ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC，复制算法）
  • 多线程收集，其余的行为、特点和Serial收集器一样
  • 单核执行效率不如Serial，在多核下执行才有优势
• Parallel Scavenge收集器（-XX:+UseParallelGC，复制算法）
  • 吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）
  • 比起关注用户线程停顿时间，更关注系统的吞吐量
  • 在多核下执行才有优势，Server模式下默认的年轻代收集器
  • XX:+UseAdaptiveSizePolicy

老年代收集器

• Serial Old收集器（-XX：+UseSerialOldGC，标记-整理算法）
  • 单线程收集，进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程
  • 简单高效，Client模式下默认的老年代收集器
• Parallel Old收集器（-XX：+UseParallelOldGC，标记-整理算法）
  • 多线程，吞吐量优先

CMS收集器（-XX：+UseConcMarkSweepGC，标记-清除算法）

• 初始标记：stop-the-world
• 并发标记：并发追溯标记，程序不会停顿
• 并发预清理：查找执行并发标记阶段从年轻代晋升到老年代的对象
• 重新标记：暂停虚拟机，扫描CMS堆中的剩余对象
• 并发清理：清理垃圾对象，程序不会停顿
• 并发重置：重置CMS收集器的数据结构

• G1收集器（-XX：+UseG1GC，复制+标记-整理算法）
  • 特点
    • 并行和并发
    • 分代收集
    • 空间整合
    • 可预测的停顿
• Garbage First收集器
  • 将整个Java堆内存划分成多个大小相等的Region
  • 年轻代和老年代不再物理隔离

面试

• Object的finalize0方法的作用是否与C++的析构函数作用相同
  • 与C++的析构函数不同，析构函数调用确定，而它的是不确定的
  • 将未被引用的对象放置于F-Queue队列
  • 方法执行随时可能会被终止
  • 给予对象最后一次重生的机会

Java中的强引用，软引用，弱引用，虚引用有什么用

• 强引用（Strong Reference)
  • 最普遍的引用：Object obj=new Object)
  • 抛出OutOfMemoryError终止程序也不会回收具有强引用的对象
  • 通过将对象设置为null来弱化引用，使其被回收

• 软引用（Soft Reference)
  • 对象处在有用但非必须的状态
  • 只有当内存空间不足时，GC会回收该引用的对象的内存
  • 可以用来实现高速缓存

String str=new String(original:"abc");//强引用
SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str);//软引用

• 弱引用（Weak Reference)
  • 非必须的对象，比软引用更弱一些
  • GC时会被回
  • 被回收的概率也不大，因为GC线程优先级比较低
  • 适用于引用偶尔被使用且不影响垃圾收集的对象

String str=new String(original:"abc")；
WeakReference<Strings abcleakRef=new WeakReference<String>(str);

虚引用（PhantomReference）

• 不会决定对象的生命周期
• 任何时候都可能被垃圾收集器回收
• 跟踪对象被垃圾收集器回收的活动，起哨兵作用
• 必须和引用队列ReferenceQueue联合使用

String str=new String( original:"abc");
ReferenceQueue queue=new ReferenceQueue()；;
PhantomReference ref=new PhantomReference(str,queue);

引用队列（ReferenceQueue)

无实际存储结构，存储逻辑依赖于内部节点之间的关系来表达

存储关联的且被GC的软引用，弱引用以及虚引用