Java面试之——GC垃圾回收机制

内容导读

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内容图文

一、JVM架构图分析

下图：参考网络+书籍，如有侵权请见谅

一、要回收哪些区域
在JVM内存模型中，有三个是不需要进行垃圾回收的：程序计数器、JVM栈、本地方法栈。因为它们的生命周期是和线程同步的，随着线程的销毁，它们占用的内存会自动释放，所以只有方法区和堆需要进行GC
二、如何判断对象是否存活
1、引用计数法
引用计数是垃圾收集器中的早期策略。在这种方法中，堆中每个对象实例都有一个引用计数。当一个对象被创建时，就将该对象实例分配给一个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1（a = b,则b引用的对象实例的计数器+1），但当一个对象实例的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象实例的引用计数器减1。任何引用计数器为0的对象实例可以被当作垃圾收集。当一个对象实例被垃圾收集时，它引用的任何对象实例的引用计数器减1。
优点：实现简单，判断效率高
缺点：很难解决对象之间的相互循环引用，所以java语言并没有选用引用计数法管理内存

2、可达性分析算法（根搜索算法）
可达性分析算法是从离散数学中的图论引入的，程序把所有的引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即无用的节点，无用的节点将会被判定为是可回收的对象。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：
a) 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）；
b) 方法区中类静态属性引用的对象；
c) 方法区中常量引用的对象；
d) 本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象。

三、对象死亡（被回收）前的最后一次挣扎
通过可达性分析，那些不可达的对象并不是立即被销毁，他们还有被拯救的机会。
如果要回收一个不可达的对象，要经历两次标记过程。首先是第一次标记，并判断对象是否覆写了 finalize 方法，如果没有覆写，则直接进行第二次标记并被回收。如果对象在finalize()方法中重新与引用链建立了关联关系，那么将会逃离本次回收，继续存活。
方法区如何判断是否需要回收
方法区主要回收的内容有：废弃常量和无用的类。对于废弃常量也可通过引用的可达性来判断，但是对于无用的类则需要同时满足下面3个条件：
① 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例；
② 加载该类的ClassLoader已经被回收；
③ 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。
四、常用的垃圾回收算法
1、标记-清除算法
标记-清除算法采用从根集合（GC Roots）进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完毕后，再扫描整个空间中未被标记的对象，进行回收，此算法一般没有虚拟机采用。
优点1：解决了循环引用的问题
优点2：与复制算法相比，不需要对象移动，效率较高，而且还不需要额外的空间
不足1：每个活跃的对象都要进行扫描，而且要扫描两次，效率较低，收集暂停的时间比较长。
不足2：产生不连续的内存碎片

Serial收集器（复制算法)
新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效。是client级别默认的GC方式，可以通过-XX:+UseSerialGC来强制指定。
Serial Old收集器(标记-整理算法)
老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本。
ParNew收集器(停止-复制算法)　
新生代收集器，可以认为是Serial收集器的多线程版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现。
Parallel Scavenge收集器(停止-复制算法)　
并行收集器，追求高吞吐量，高效利用CPU。吞吐量一般为99%， 吞吐量= 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)。适合后台应用等对交互相应要求不高的场景。是server级别默认采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC来强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定线程数。
Parallel Old收集器(停止-复制算法)
Parallel Scavenge收集器的老年代版本，并行收集器，吞吐量优先。
CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清理算法）
高并发、低停顿，追求最短GC回收停顿时间，cpu占用比较高，响应时间快，停顿时间短，多核cpu 追求高响应时间的选择。

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内容总结

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