AndroidBAT. 字節跳動74道高級面試第二篇

前言

**通過一波一波的淘汰與洗牌，剩下的都是技術的金子。**就像大浪褪去，裸泳的會慢慢上岸。而真正堅持下來的必定會取得不錯成績。畢竟Android市場是如此之大。從Android高級的蓬勃的就業崗位需求來看，能堅信咱們每一位Android開發者的夢想 。

接下來咱們針對Android高級展開的完整面試題 2019Android74道高級面試題合集目錄（含BAT 字節跳動等等）

阿里巴巴--Android(虛擬機)內存模型

從Jvm內存模型中入手對於理解GC會有很大的幫助，不過這裏只須要了解一個大概，說多了反而混淆視線。

Jvm(Java虛擬機)主要管理兩種類型內存：堆和非堆。 堆是運行時數據區域，全部類實例和數組的內存均今後處分配。 非堆是JVM留給本身用的，包含方法區、JVM內部處理或優化所需的內存（如 JIT Compiler，Just-in-time Compiler，即時編譯後的代碼緩存）、每一個類結構（如運行時常數池、字段和方法數據）以及方法和構造方法的代碼。

簡言之，Java程序內存主要（這裏強調主要二字）分兩部分，堆和非堆。你們通常new的對象和數組都是在堆中的，而GC主要回收的內存也是這塊堆內存。

配一張示意圖總結一下：

堆內存（Heap Memory）： 存放Java對象 非堆內存（Non-Heap Memory）： 存放類加載信息和其它meta-data 其它（Other）： 存放JVM 自身代碼等

一.堆內存模型

既然重點是堆內存，咱們就再看看堆的內存模型。

堆內存由垃圾回收器的自動內存管理系統回收。 堆內存分爲兩大部分：新生代和老年代。比例爲1：2。 老年代主要存放應用程序中生命週期長的存活對象。 新生代又分爲三個部分：一個Eden區和兩個Survivor區，比例爲8：1：1。 Eden區存放新生的對象。 Survivor存放每次垃圾回收後存活的對象。

看暈了吧，關注這幾個問題：

1.爲何要分新生代和老年代？ 2.新生代爲何分一個Eden區和兩個Survivor區? 3.一個Eden區和兩個Survivor區的比例爲何是8:1:1？

如今還不能解釋爲何，但這幾個問題都是垃圾回收機制所採用的算法決定的。 因此問題轉化爲，是何種算法？爲何要採用此種算法？

二.可回收對象的斷定

講算法以前，咱們先要搞清楚一個問題，什麼樣的對象是垃圾（無用對象），須要被回收？ 目前市面上有兩種算法用來斷定一個對象是否爲垃圾。

1. 引用計數算法

給對象中添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1；任什麼時候刻計數器爲0的對象就是不可能再被使用的

objective-c用的就是這種算法。 缺點是很難處理循環引用，好比圖中相互引用的兩個對象則沒法釋放。 這個缺點很致命，有人可能會問，那objective-c不是用的好好的嗎？ 我我的並無以爲objective-c好好的處理了這個循環引用問題，它實際上是把這個問題拋給了開發者。

2. 可達性分析算法（根搜索算法）

爲了解決上面的循環引用問題，Java採用了一種新的算法：可達性分析算法。 從GC Roots（每種具體實現對GC Roots有不一樣的定義）做爲起點，向下搜索它們引用的對象，能夠生成一棵引用樹，樹的節點視爲可達對象，反之視爲不可達。 [圖片上傳失敗...(image-756421-1562504082698)] OK，即便循環引用了，只要沒有被GC Roots引用了依然會被回收，完美！ 可是，這個GC Roots的定義就要考究了，Java語言定義了以下GC Roots對象：

虛擬機棧（幀棧中的本地變量表）中引用的對象。 方法區中靜態屬性引用的對象。 方法區中常量引用的對象。 本地方法棧中JNI引用的對象。

Stop The World

有了上面的垃圾對象的斷定，咱們還要考慮一個問題，請你們作好內心準備，那就是Stop The World。 由於垃圾回收的時候，須要整個的引用狀態保持不變，不然斷定是斷定垃圾，等我稍後回收的時候它又被引用了，這就全亂套了。因此，GC的時候，其餘全部的程序執行處於暫停狀態，卡住了。 幸運的是，這個卡頓是很是短（尤爲是新生代），對程序的影響微乎其微 （關於其餘GC好比並發GC之類的，在此不討論）。 因此GC的卡頓問題由此而來，也是情有可原，暫時無可避免。

三.幾種垃圾回收算法

有了上面兩個大基礎，咱們的GC才能開始。 那麼問題來了，已經知道哪些是垃圾對象了，怎麼回收呢？目前主流有如下幾種算法。 PS：你們能夠先猜猜Java虛擬機（這裏默認指Hotspot）採用的是那種算法，…，答對了，是分代回收算法，如今是否是明白了前面堆內存爲何要分新生代和老年代了吧。可是即便猜對了，也要看其餘幾種算法哦，否則不要說我沒提醒你，你會直接看不懂分代回收算法的。

1. 標記清除算法 (Mark-Sweep)

標記-清除算法分爲兩個階段：標記階段和清除階段。標記階段的任務是標記出全部須要被回收的對象，清除階段就是回收被標記的對象所佔用的空間。 優勢是簡單，容易實現。 缺點是容易產生內存碎片，碎片太多可能會致使後續過程當中須要爲大對象分配空間時沒法找到足夠的空間而提早觸發新的一次垃圾收集動做。 示意圖以下（不用我解說了吧）：

2. 複製算法 (Copying)

複製算法將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活着的對象複製到另一塊上面，而後再把已使用的內存空間一次清理掉，這樣一來就不容易出現內存碎片的問題。 優缺點就是，實現簡單，運行高效且不容易產生內存碎片，可是卻對內存空間的使用作出了高昂的代價，由於可以使用的內存縮減到原來的一半。 從算法原理咱們能夠看出，Copying算法的效率跟存活對象的數目多少有很大的關係，若是存活對象不少，那麼Copying算法的效率將會大大下降。 示意圖以下（不用我解說了吧）：

3. 標記整理算法 (Mark-Compact)

該算法標記階段和Mark-Sweep同樣，可是在完成標記以後，它不是直接清理可回收對象，而是將存活對象都向一端移動，而後清理掉端邊界之外的內存。 因此，特別適用於存活對象多，回收對象少的狀況下。 示意圖以下（不用我解說了吧）：

4. 分代回收算法

分代回收算法其實不算一種新的算法，而是根據複製算法和標記整理算法的的特色綜合而成。這種綜合是考慮到java的語言特性的。 這裏重複一下兩種老算法的適用場景：

複製算法：適用於存活對象不多。回收對象多 標記整理算法: 適用用於存活對象多，回收對象少

恰好互補！不一樣類型的對象生命週期決定了更適合採用哪一種算法。 因而，咱們根據對象存活的生命週期將內存劃分爲若干個不一樣的區域。通常狀況下將堆區劃分爲老年代（Old Generation）和新生代（Young Generation），老年代的特色是每次垃圾收集時只有少許對象須要被回收，而新生代的特色是每次垃圾回收時都有大量的對象須要被回收，那麼就能夠根據不一樣代的特色採起最適合的收集算法。 這就是分代回收算法。 如今回頭去看堆內存爲何要劃分新生代和老年代，是否是以爲如此的清晰和天然了？

咱們再說的細一點：

1.對於新生代採起Copying算法，由於新生代中每次垃圾回收都要回收大部分對象，也就是說須要複製的操做次數較少，採用Copying算法效率最高。可是，可是，可是，實際中並非按照上面算法中說的1：1的比例來劃分新生代的空間的，而是將新生代劃分爲一塊較大的Eden空間和兩塊較小的Survivor空間，比例爲8：1：1.。爲何？下一節深刻分析。 2.因爲老年代的特色是每次回收都只回收少許對象，通常使用的是Mark-Compact算法。

四.深刻理解分代回收算法

對於這個算法，我相信不少人仍是有疑問的，咱們來各個擊破，說清楚了就很簡單。

1.爲何不是一塊Survivor空間而是兩塊？

這裏涉及到一個新生代和老年代的存活週期的問題，好比一個對象在新生代經歷15次（僅供參考）GC，就能夠移到老年代了。問題來了，當咱們第一次GC的時候，咱們能夠把Eden區的存活對象放到Survivor A空間，可是第二次GC的時候，Survivor A空間的存活對象也須要再次用Copying算法，放到Survivor B空間上，而把剛剛的Survivor A空間和Eden空間清除。第三次GC時，又把Survivor B空間的存活對象複製到Survivor A空間，如此反覆。 因此，這裏就須要兩塊Survivor空間來回倒騰。

2.爲何Eden空間這麼大而Survivor空間要分的少一點？

新建立的對象都是放在Eden空間，這是很頻繁的，尤爲是大量的局部變量產生的臨時對象，這些對象絕大部分都應該立刻被回收，能存活下來被轉移到survivor空間的每每很少。因此，設置較大的Eden空間和較小的Survivor空間是合理的，大大提升了內存的使用率，緩解了Copying算法的缺點。 我看8：1：1就挺好的，固然這個比例是能夠調整的，包括上面的新生代和老年代的1：2的比例也是能夠調整的。 新的問題又來了，從Eden空間往Survivor空間轉移的時候Survivor空間不夠了怎麼辦？直接放到老年代去。

3.Eden空間和兩塊Survivor空間的工做流程

這裏原本簡單的Copying算法被劃分爲三部分後不少朋友一時理解不了，也確實很差描述，下面我來演示一下Eden空間和兩塊Survivor空間的工做流程。

如今假定有新生代Eden，Survivor A， Survivor B三塊空間和老生代Old一塊空間。

// 分配了一個又一個對象
放到Eden區
// 很差，Eden區滿了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了
把Eden區的存活對象copy到Survivor A區，而後清空Eden區（原本Survivor B區也須要清空的，不過原本就是空的）
// 又分配了一個又一個對象
放到Eden區
// 很差，Eden區又滿了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了
把Eden區和Survivor A區的存活對象copy到Survivor B區，而後清空Eden區和Survivor A區
// 又分配了一個又一個對象
放到Eden區
// 很差，Eden區又滿了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了
把Eden區和Survivor B區的存活對象copy到Survivor A區，而後清空Eden區和Survivor B區
// ...
// 有的對象來回在Survivor A區或者B區呆了好比15次，就被分配到老年代Old區
// 有的對象太大，超過了Eden區，直接被分配在Old區
// 有的存活對象，放不下Survivor區，也被分配到Old區
// ...
// 在某次Minor GC的過程當中忽然發現：
// 很差，老年代Old區也滿了，這是一次大GC(老年代GC：Major GC)
Old區慢慢的整理一番，空間又夠了
// 繼續Minor GC
// ...
// ...
複製代碼

從這段流程中，我相信你們應該有了一個清晰的認識了，固然爲了說明原理，這只是最簡化版本。

五.觸發GC的類型

瞭解這些是爲了解決實際問題，Java虛擬機會把每次觸發GC的信息打印出來來幫助咱們分析問題，因此掌握觸發GC的類型是分析日誌的基礎。

GC_FOR_MALLOC: 表示是在堆上分配對象時內存不足觸發的GC。 GC_CONCURRENT: 當咱們應用程序的堆內存達到必定量，或者能夠理解爲快要滿的時候，系統會自動觸發GC操做來釋放內存。 GC_EXPLICIT: 表示是應用程序調用System.gc、VMRuntime.gc接口或者收到SIGUSR1信號時觸發的GC。 GC_BEFORE_OOM: 表示是在準備拋OOM異常以前進行的最後努力而觸發的GC