java面試指導_垃圾收集

Java 的自動內存管理主要是針對對象內存的回收和對象內存的分配。同時，Java 自動內存管理最核心的功能是 堆 內存中對象的分配與回收。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要區域，所以也被稱做GC 堆（Garbage Collected Heap）.從垃圾回收的角度，因爲如今收集器基本都採用分代垃圾收集算法，因此 Java 堆還能夠細分爲：新生代和老年代：再細緻一點有：Eden 空間、From Survivor、To Survivor 空間等。進一步劃分的目的是更好地回收內存，或者更快地分配內存。

堆空間的基本結構：

上圖所示的 eden 區、s0("From") 區、s1("To") 區都屬於新生代，tentired 區屬於老年代。大部分狀況，對象都會首先在 Eden 區域分配，在一次新生代垃圾回收後，若是對象還存活，則會進入 s1("To")，而且對象的年齡還會加 1(Eden 區->Survivor 區後對象的初始年齡變爲 1)，當它的年齡增長到必定程度（默認爲 15 歲），就會被晉升到老年代中。對象晉升到老年代的年齡閾值，能夠經過參數 -XX:MaxTenuringThreshold 來設置。通過此次GC後，Eden區和"From"區已經被清空。這個時候，"From"和"To"會交換他們的角色，也就是新的"To"就是上次GC前的「From」，新的"From"就是上次GC前的"To"。無論怎樣，都會保證名爲To的Survivor區域是空的。Minor GC會一直重複這樣的過程，直到「To」區被填滿，"To"區被填滿以後，會將全部對象移動到年老代中。

 

• 新生代 GC（Minor GC）:指發生新生代的的垃圾收集動做，Minor GC 很是頻繁，回收速度通常也比較快。
• 老年代 GC（Major GC/Full GC）:指發生在老年代的 GC，出現了 Major GC 常常會伴隨至少一次的 Minor GC（並不是絕對），Major GC 的速度通常會比 Minor GC 的慢 10 倍以上。

1.2 大對象直接進入老年代

大對象就是須要大量連續內存空間的對象（好比：字符串、數組）。

爲何要這樣呢？

爲了不爲大對象分配內存時因爲分配擔保機制帶來的複製而下降效率。

1.3 長期存活的對象將進入老年代

既然虛擬機採用了分代收集的思想來管理內存，那麼內存回收時就必須能識別哪些對象應放在新生代，哪些對象應放在老年代中。爲了作到這一點，虛擬機給每一個對象一個對象年齡（Age）計數器。

若是對象在 Eden 出生並通過第一次 Minor GC 後仍然可以存活，而且能被 Survivor 容納的話，將被移動到 Survivor 空間中，並將對象年齡設爲 1.對象在 Survivor 中每熬過一次 MinorGC,年齡就增長 1 歲，當它的年齡增長到必定程度（默認爲 15 歲），就會被晉升到老年代中。對象晉升到老年代的年齡閾值，能夠經過參數 -XX:MaxTenuringThreshold 來設置。

1.4 動態對象年齡斷定

爲了更好的適應不一樣程序的內存狀況，虛擬機不是永遠要求對象年齡必須達到了某個值才能進入老年代，若是 Survivor 空間中相同年齡全部對象大小的總和大於 Survivor 空間的一半，年齡大於或等於該年齡的對象就能夠直接進入老年代，無需達到要求的年齡。

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• 引用計數法，給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它，計數器就加 1；當引用失效，計數器就減 1；任什麼時候候計數器爲 0 的對象就是不可能再被使用的。這個方法實現簡單，效率高，可是目前主流的虛擬機中並無選擇這個算法來管理內存，其最主要的緣由是它很難解決對象之間相互循環引用的問題。
• 可達性分析算法，這個算法的基本思想就是經過一系列的稱爲 「GC Roots」 的對象做爲起點，從這些節點開始向下搜索，節點所走過的路徑稱爲引用鏈，當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連的話，則證實此對象是不可用的。

 

 

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2.5 如何判斷一個常量是廢棄常量

運行時常量池主要回收的是廢棄的常量。那麼，咱們如何判斷一個常量是廢棄常量呢？

假如在常量池中存在字符串 "abc"，若是當前沒有任何 String 對象引用該字符串常量的話，就說明常量 "abc" 就是廢棄常量，若是這時發生內存回收的話並且有必要的話，"abc" 就會被系統清理出常量池。

2.6 如何判斷一個類是無用的類

方法區主要回收的是無用的類，那麼如何判斷一個類是無用的類的呢？

斷定一個常量是不是「廢棄常量」比較簡單，而要斷定一個類是不是「無用的類」的條件則相對苛刻許多。類須要同時知足下面 3 個條件才能算是 「無用的類」 ：

• 該類全部的實例都已經被回收，也就是 Java 堆中不存在該類的任何實例。
• 加載該類的 ClassLoader 已經被回收。
• 該類對應的 java.lang.Class 對象沒有在任何地方被引用，沒法在任何地方經過反射訪問該類的方法。

虛擬機能夠對知足上述 3 個條件的無用類進行回收，這裏說的僅僅是「能夠」，而並非和對象同樣不使用了就會必然被回收。

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 垃圾收集算法：

3.1 標記-清除算法

該算法分爲「標記」和「清除」階段：首先標記出全部須要回收的對象，在標記完成後統一回收全部被標記的對象。它是最基礎的收集算法，後續的算法都是對其不足進行改進獲得。這種垃圾收集算法會帶來兩個明顯的問題：

1. 效率問題
2. 空間問題（標記清除後會產生大量不連續的碎片）

3.2 複製算法

爲了解決效率問題，「複製」收集算法出現了。它能夠將內存分爲大小相同的兩塊，每次使用其中的一塊。當這一塊的內存使用完後，就將還存活的對象複製到另外一塊去，而後再把使用的空間一次清理掉。這樣就使每次的內存回收都是對內存區間的一半進行回收。

3.3 標記-整理算法

根據老年代的特色提出的一種標記算法，標記過程仍然與「標記-清除」算法同樣，但後續步驟不是直接對可回收對象回收，而是讓全部存活的對象向一端移動，而後直接清理掉端邊界之外的內存。

 

3.4 分代收集算法

當前虛擬機的垃圾收集都採用分代收集算法，這種算法沒有什麼新的思想，只是根據對象存活週期的不一樣將內存分爲幾塊。通常將 java 堆分爲新生代和老年代，這樣咱們就能夠根據各個年代的特色選擇合適的垃圾收集算法。

好比在新生代中，每次收集都會有大量對象死去，因此能夠選擇複製算法，只須要付出少許對象的複製成本就能夠完成每次垃圾收集。而老年代的對象存活概率是比較高的，並且沒有額外的空間對它進行分配擔保，因此咱們必須選擇「標記-清除」或「標記-整理」算法進行垃圾收集。