1.Java垃圾回收机制

对象被判断为垃圾的标准：没有被其他对象引用

2.判断对象是否可被回收

（1）引用计数算法

　　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回收

　　优点：执行效率高，程序执行受影响较小

　　缺点：无法检测出循坏引用的情况，导致内存泄露

（2）可达性分析算法（引自离线数学的图论）

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

可不可达判断：如果从一个对象没有到达根对象的路径，或者说从根对象开始无法引用到该对象，该对象就是不可达的，具体看下图。

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什么可以作为GC Root的对象？

  • 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）
  • 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
  • 本地方法中JNI（Native方法）的引用对象
  • 活跃线程的引用对象

3.垃圾回收算法

（1）标记-清除算法

  • 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记（可达性算法）
  • 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

　缺点：碎片化

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0

可以从上图看出，空白的就是被回收的，会产生碎片

（2）复制算法

分为对象面和空闲面

原理：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

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

（3）标记-整理算法

　　在标记清除算法的基础上，解决了内存碎片化问题

  • 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记（可达性算法）
  • 清除：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部回收

　好处：

  • 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
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（4）分代收集算法

  • 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执行效率

jdk6，jdk7

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jdk8及其以后的版本，永久代被去掉了

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　　GC的分类

  • Minor GC（新生代GC）
  • Full GC（老年代GC）
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1）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

年轻代垃圾回收的过程演示

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存活对象被复制到S0，年龄+1，Eden区清空，如下图

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如果Eden区又有对象，则把所有东西复制到S1，年龄+1，其他区东西清除，S1变为from区，S0变为to区

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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:MaxTenuringThreshold:对象从年轻代晋升到老生代经过GC次数的最大阈值

2）老年代

存放生命周期较长的对象

常用的算法：

  • 标记-清理算法
  • 标记-整理算法
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()
  • 使用RMI来进行RPC或管理的JDK应用，每小时执行1次Full GC

4.垃圾收集器

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（安全点）

  • 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；循环判断；异常跳转等
  • 安全点数量得适中

jVM的运行模式

  • Server（启动慢，但运行快，采用重量级虚拟机）
  • Client（启动快，采用轻量级虚拟机）

垃圾收集器之间的联系

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（1）年轻代常见垃圾收集器

1）Serial收集器（-XX:+UseSerialGC,复制算法）

JAVA虚拟机中最基本，历史最悠久的收集器，在jdk1.3.1之前是年轻代收集器的唯一选择。

  • 单线程收集，指的是进行垃圾收集时，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

2）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

3）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（适用在后台运算，不需要太多交互的情况）
  • 在多核下执行才有优势，Server模式下默认的年轻代收集器

（2）老年代常见垃圾收集器

1）Serial Old收集器（-XX:+UseSerialOldGC,标记-整理算法）

  • 单线程收集，指的是进行垃圾收集时，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

2）Parallel Old收集器（-XX:+UseParallelOldGC,标记-整理算法）

  • 多线程，吞吐量优先

3）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
  • 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

4）G1（Garbage First）收集器（-XX:+UseG1GC，复制+标记-整理算法）

  • 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
特点
  • 并发和并行
  • 分代收集
  • 空间整合
  • 可预测的停顿

5.面试题

Object的finalize()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（当垃圾回收器宣布一个对象死亡，至少需要经过两个阶段，1.当对象进行可达性分析时发现没有和GC ROOTS相连接就会被第一次标记；2.判断对象是否覆盖finalize()，如果覆盖，并且未被引用过这个方法的对象就会被放在F-Queue中，最后由JVM执行该方法）
  • 方法执行随时可能会被终（优先级低）

强引用（Strong Reference）

  • 最普遍的引用：Object object = 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）

  • 对象出在有用但非必须的状态
  • 只有当内存空间不足时，GC会回收该引用对象的内存
  • 可以用来实现高速缓存

弱引用（weak Reference）

  • 非必须的对象，比软引用更弱一些
  • GC时会被回收
  • 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

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 Sring("abc"); // 强引用

SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(str); // 软引用

WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(str); // 弱引用

ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();

PhantomReference ref = new PhantomReference(str,queue); // 虚引用

四种引用比较

引用级别：强引用>软引用>弱引用>虚引用

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类层次结构

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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

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