面試的時候按照這個套路回答 Java GC 的相關問題必定能過

Java GC

目標

遇到一個問題或者一個知識點，咱們要理解和明白是要解決什麼問題的。說到 Java GC 那這個 GC 的目的是什麼呢？很顯然是回收內存，由於內存是有限的，隨着程序中建立的對象愈來愈多，若是進行回收就會致使內存愈來愈大，最後程序就會出現異常。既然目的是爲了回收內存，那麼新的問題來了，哪些對象能夠被回收呢？何時進行回收呢？怎麼回收呢？

哪些對象能夠被回收

簡單來講就是無用的對象能夠被回收，那麼換句話說，若是定義一個對象是無用的呢？這裏主要有兩種方法，一個叫引用計數法，一個叫可達性分析法。

引用計數

引用計數說的是若是一個對象被別的對象進行了一次引用，那麼該對象會有一個引用計數器，這個計數器就會加一；若是被釋放一下，引用計數器就會減一。當引用計數器的計數爲 0 的時候就表示這個對象是無用的，此時就能夠對這樣對象進行回收了。表面上看好像挺合理的，實現起來也很方便，可是仔細一想就會發現有問題。既循環引用的問題，好比對象 A 引用了對象 B，可是對象 B 當中也引用了對象 A，那麼這個時候對象 A 和對象 B 的引用計數器的計數都不會是 0，可是這兩個對象都沒有被其餘對象引用，理論上來講這兩個對象都是能夠被回收的。

從上面看到，這種方案是有問題的會致使內存泄露。隨之而來的就出現了另外一種方案，可就是可達性分析。

可達性分析

可達性分析說的是從 GCRoots 的點做爲起點，向下搜索，當找不到任何引用鏈的時候表示該對象爲垃圾對象。那麼哪些對象能夠被認爲是 Roots 節點呢？有 Java 棧中的對象，方法區的靜態屬性和常量以及本地方法棧中的對象。從這幾種對象依次向下搜索，若是沒有能達到 Roots 節點的對象就是垃圾對象，就說明能夠被回收。

以下圖全部，對象 A，B，C都能找到與 Roots 節點的聯繫，可是對象 D，E，F 三個並不能找到與 Roots 節點的聯繫，也就是不可達，因此 DEF 這三個對象就是垃圾對象。

 

何時回收

上面的兩種方案解決了哪些對象能被回收，那麼下個問題，就是何時進行垃圾回收呢？在排除人爲調用的時候，垃圾回收都是發生在爲新生對象進行內存分配的時候，這個時候若是內存空間不足就會觸發 GC 進行垃圾回收。

怎麼回收

上面咱們知道了哪些對象能夠被回收，也知道咱們應該何時進行回收，那下面要解決的就是如何進行垃圾回收了。垃圾回收根據實現的方式不一樣有多種不一樣的算法實現。好比有標記清除算法，複製算法，標記整理算法，分代回收算法，下面簡單介紹一下，想深刻了解的能夠自行去研究一下。

標記清除算法

標記清除算法很好理解，主要就是執行兩個動做，一個是標記，另外一個是對進行標記的對象內存進行清除回收。這個算法有個問題就是會出現內存碎片化嚴重。以下圖所示：

 

從上圖中能夠看到，在進行內存回收後出現了嚴重的內存碎片化，這就致使在分配某些大對象的時候仍然會出現內存不夠的狀況，可是整體內存確是夠的。

複製算法

複製算法的實現方式比較簡潔明瞭，就是霸道的把內存分紅兩部分，在平時使用的時候只用其中的固定一份，在當須要進行 GC 的時候，把存活的對象複製到另外一部分中，而後將已經使用的內存所有清理掉。以下圖：

 

從上圖能夠看到解決了標記清除的內存碎片化問題，可是很明顯複製算法有另外一個問題，那就是內存的使用率大大降低，能使用的內存只有原來的一半了。

標記整理算法

既然標記清除和複製算法各有優缺點，那天然的咱們就想到是否能夠把這兩種算法結合起來，因而就出現了標記整理算法。標記階段是標記清除算法同樣，先標記出須要回收的部分，不過清除階段不是直接清除，而是把存活的對象往內存的一端進行移動，而後清除剩下的部分。以下圖：

 

標記整理的算法雖然能夠解決上面兩個算法的一些問題，可是仍是須要先進行標記，而後進行移動，整個效率仍是偏低的。

分代回收算法

分代回收算法是目前使用較多的一種算法，這個不是一個新的算法，只是將內存進行的劃分，不一樣區域的內存使用不一樣的算法。根據對象的存活時間將內存的劃分爲新生代和老年代，其中新生代包含 Eden 區和 S0，S1。在新生代中使用是複製算法，在進行對象內存分配的時候只會使用 Eden 和 S0 區，當發生 GC 的時候，會將存活的對象複製到 S1 區，而後循環往復進行復制。當某個對象在進行了 15 次GC 後依舊存活，那這個對象就會進入老年代。老年代由於每次回收的對象都會比較少，所以使用的是標記整理算法。

垃圾回收器

講完了垃圾回收算法，咱們再看下垃圾回收器，每一種垃圾回收器都是不一樣時代的不一樣產物，都有其獨特性。

• Serial 垃圾收集器(單線程、複製算法)
• ParNew垃圾收集器(Serial+多線程)
• Parallel Scavenge 收集器(多線程複製算法、高效)
• SerialOld收集器(單線程標記整理算法)
• ParallelOld收集器(多線程標記整理算法)
• CMS收集器(多線程標記清除算法)
• G1收集器

各個垃圾收集器的配合使用狀況能夠參考下圖，我的以爲對這麼多的收集器沒有必要所有精通，能夠注重關注一下 CMS 和 G1 就能夠了。感興趣的小夥伴能夠本身的研究一下。

 

最後小編整理了一套技術資料不只能精準消除技術盲點、累計面試經驗，更能夠攻克MQ、JVM、Spring、分佈式、微服務等技術難題。

 

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