JVM面試篇（下）

垃圾收集器

簡述 Java 垃圾回收機(jī)制

在 java 中，程序員是不需要顯示的去釋放一個(gè)對象的內(nèi)存的，而是由虛擬機(jī)自行執(zhí)行。在 JVM

中，有一個(gè)垃圾回收線程，它是低優(yōu)先級的，在正常情況下是不會執(zhí)行的，只有在虛擬機(jī)空閑或

者當(dāng)前堆內(nèi)存不足時(shí)，才會觸發(fā)執(zhí)行，掃面那些沒有被任何引用的對象，并將它們添加到要回收

的集合中，進(jìn)行回收。

GC 是什么？為什么要 GC

GC 是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,內(nèi)存處理是編程人員容易出現(xiàn)問題的地方，

忘記或者錯(cuò)誤的內(nèi)存
回收會導(dǎo)致程序或系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至崩潰 Java 提供的 GC 功能可以自動監(jiān)測對象是否超過

作用域從而達(dá)到自動
回收內(nèi)存的目的， Java語言沒有提供釋放已分配內(nèi)存的顯示操作方法。

垃圾回收的優(yōu)點(diǎn)和原理。2 種回收機(jī)制

Java 語言最顯著的特點(diǎn)就是引入了垃圾回收機(jī)制，它使 Java 程序員在編寫程序時(shí)不再考慮內(nèi)存

管理的問題。

由于有這個(gè)垃圾回收機(jī)制， Java 中的對象不再有“作用域”的概念，只有引用的對象才有“作

用域”。

垃圾回收機(jī)制有效的防止了內(nèi)存泄露，可以有效的使用可使用的內(nèi)存。
垃圾回收器通常作為一個(gè)單獨(dú)的低級別的線程運(yùn)行，在不可預(yù)知的情況下對內(nèi)存堆中已經(jīng)死

亡的或很長時(shí)間沒有用過的對象進(jìn)行清除和回收。

程序員不能實(shí)時(shí)的對某個(gè)對象或所有對象調(diào)用垃圾回收器進(jìn)行垃圾回收。垃圾回收有分代復(fù)制

垃圾回收、標(biāo)記垃圾回收、增量垃圾回收。

垃圾回收器的基本原理是什么？

對于 GC 來說，當(dāng)程序員創(chuàng)建對象時(shí)，GC 就開始監(jiān)控這個(gè)對象的地址、大小以及使用情況。

主動通知虛擬機(jī)進(jìn)行垃圾回收的辦法？

通常，GC 采用有向圖的方式記錄和管理堆(heap)中的所有對象。通過這種方式確定哪些對象

是"可達(dá)的"，哪些對象是"不可達(dá)的"。當(dāng) GC 確定一些對象為" 不可達(dá)"時(shí)，GC 就有責(zé)任回收這

些內(nèi)存間。

垃圾回收器可以馬上回收內(nèi)存嗎？

可以。程序員可以手動執(zhí)行 System.gc()，通知 GC 運(yùn)行，但是 Java 語言規(guī)范并不保證 GC 一

定會執(zhí)行。

我們能保證 GC 執(zhí)行嗎？

不能，雖然你可以調(diào)用 System.gc() 或者 Runtime.gc()，但是沒有辦法保證GC 的執(zhí)行。

Java 中引用類型有哪些？

強(qiáng)引用：發(fā)生 gc 的時(shí)候不會被回收。
軟引用：有用但不是必須的對象，在發(fā)生內(nèi)存溢出之前會被回收。
弱引用：有用但不是必須的對象，在下一次 GC 時(shí)會被回收。
虛引用（幽靈引用/幻影引用）：無法通過虛引用獲得對象，用PhantomReference 實(shí)現(xiàn)虛

引用，虛引用的用途是在 gc 時(shí)返回一個(gè)通知。

強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用的區(qū)別？

思路：先說一下四種引用的定義，可以結(jié)合代碼講一下，也可以擴(kuò)展談到ThreadLocalMap

里弱引用用處。

強(qiáng)引用

我們平時(shí) new 了一個(gè)對象就是強(qiáng)引用，例如 Object obj = new Object();即使在內(nèi)存不足

的情況下，JVM 寧愿拋出 OutOfMemory 錯(cuò)誤也不會回收這種對象
軟引用

如果一個(gè)對象只具有軟引用，則內(nèi)存空間足夠，垃圾回收器就不會回收它；如果內(nèi)存空間不

足了，就會回收這些對象的內(nèi)存。
```
  SoftReference<String> softRef=new SoftReference<String>(str); // 軟引用
```
- 用處：軟引用在實(shí)際中有重要的應(yīng)用，例如瀏覽器的后退按鈕。按后退時(shí)，這個(gè)后退時(shí)
  
  顯示的網(wǎng)頁內(nèi)容是重新進(jìn)行請求還是從緩存中取出呢？這就要看具體的實(shí)現(xiàn)策略了。
  1. 如果一個(gè)網(wǎng)頁在瀏覽結(jié)束時(shí)就進(jìn)行內(nèi)容的回收，則按后退查看前面瀏覽過的頁面
    
    時(shí)，需要重新構(gòu)建
  2. 如果將瀏覽過的網(wǎng)頁存儲到內(nèi)存中會造成內(nèi)存的大量浪費(fèi)，甚至?xí)斐蓛?nèi)存溢出.
  如下代碼

Browser prev = new Browser(); // 獲取頁面進(jìn)行瀏覽
SoftReference sr = new SoftReference(prev); // 瀏覽完畢后置為軟引用 
if(sr.get()!=null){
	rev = (Browser) sr.get(); // 還沒有被回收器回收，直接獲取
}else{
	prev = new Browser(); // 由于內(nèi)存吃緊，所以對軟引用的對象回收了
	sr = new SoftReference(prev); // 重新構(gòu)建
}

弱引用

具有弱引用的對象擁有更短暫的生命周期。在垃圾回收器線程掃描它所管轄的內(nèi)存區(qū)域的過

程中，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間足夠與否，都會回收它的內(nèi)存。
```
  String str=new String("abc"); 
  WeakReference<String> abcWeakRef = newWeakReference<String>(str);
  str=null;
  等價(jià)于
  str = null;
  System.gc();
```
虛引用

如果一個(gè)對象僅持有虛引用，那么它就和沒有任何引用一樣，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收

器回收。虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動。

怎么判斷對象是否可以被回收？

垃圾收集器在做垃圾回收的時(shí)候，首先需要判定的就是哪些內(nèi)存是需要被回收的，哪些對象是

「存活」的，是不可以被回收的；哪些對象已經(jīng)「死掉」了，需要被回收。

一般有兩種方法來判斷：

引用計(jì)數(shù)器法：為每個(gè)對象創(chuàng)建一個(gè)引用計(jì)數(shù)，有對象引用時(shí)計(jì)數(shù)器 +1，引用被釋放時(shí)計(jì)

數(shù) -1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)就可以被回收。它有一個(gè)缺點(diǎn)不能解決循環(huán)引用的問題；
可達(dá)性分析算法：從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對象

到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對象是可以被回收的。

在 Java 中，對象什么時(shí)候可以被垃圾回收

當(dāng)對象對當(dāng)前使用這個(gè)對象的應(yīng)用程序變得不可觸及的時(shí)候，這個(gè)對象就可以被回收了。

垃圾回收不會發(fā)生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會觸發(fā)完全垃圾回收(Full

GC)。如果你仔細(xì)查看垃圾收集器的輸出信息，就會發(fā)現(xiàn)永久代也是被回收的。這就是為什么

正確的永久代大小對避免 Full GC 是非常重要的原因.

JVM 運(yùn)行時(shí)堆內(nèi)存如何分代?

Java 堆從 GC 的角度還可以細(xì)分為: 新生代(Eden 區(qū)、 From Survivor 區(qū)和 To Survivor 區(qū))和

老年代。

參考圖 1：

參考圖 2：

從圖中可以看出：堆大小 = 新生代 + 老年代。其中，堆的大小可以通過參數(shù) –Xms、-Xmx 來

指定。
默認(rèn)的，新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ( 該值可以通過參數(shù) –

XX:NewRatio 來指定 )，

即：新生代 ( Young ) = 1/3 的堆空間大小。老年代 ( Old ) = 2/3 的堆空間大小。

其中，新生代 ( Young ) 被細(xì)分為 Eden 和兩個(gè) Survivor 區(qū)域，這兩個(gè)Survivor 區(qū)域分別被命

名為 from 和 to，以示區(qū)分.

默認(rèn)的，Eden: from : to = 8 :1 : 1 ( 可以通過參數(shù)–XX:SurvivorRatio 來設(shè)定 )，即： Eden

= 8/10 的新生代空間大小，from = to = 1/10 的新生代空間大小

JVM 每次只會使用 Eden 和其中的一塊 Survivor 區(qū)域來為對象服務(wù)，所以無論什么時(shí)候，總是

有一塊 Survivor 區(qū)域是空閑著的。

因此，新生代實(shí)際可用的內(nèi)存空間為 9/10 ( 即 90% )的新生代空間。

新生代

是用來存放新生的對象。一般占據(jù)堆的 1/3 空間。由于頻繁創(chuàng)建對象，所以新生代會頻繁觸發(fā)

MinorGC 進(jìn)行垃圾回收。新生代又分為 Eden 區(qū)、ServivorFrom、 ServivorTo 三個(gè)區(qū)。

Eden 區(qū)

Java 新對象的出生地（如果新創(chuàng)建的對象占用內(nèi)存很大，則直接分配到老年代）。當(dāng) Eden 區(qū)內(nèi)

存不夠的時(shí)候就會觸發(fā) MinorGC，對新生代區(qū)進(jìn)行一次垃圾回收。

Servivor from 區(qū)

上一次 GC 的幸存者，作為這一次 GC 的被掃描者。

Servivor to 區(qū)

保留了一次 MinorGC 過程中的幸存者。

MinorGC 的過程（復(fù)制->清空->互換）

MinorGC 采用復(fù)制算法。

eden、 servicorFrom 復(fù)制到 ServicorTo，年齡+1首先，把 Eden 和 ServivorFrom 區(qū)域

中存活的對象復(fù)制到 ServicorTo 區(qū)域（如果有對象的年齡以及達(dá)到了老年的標(biāo)準(zhǔn)，則賦值

到老年代區(qū)），同時(shí)把這些對象的年齡+1（如果 ServicorTo 不夠位置了就放到老年區(qū)）；
清空 eden、 servicorFrom然后，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的對象；
ServicorTo 和 ServicorFrom 互換最后， ServicorTo 和 ServicorFrom 互換，原

ServicorTo 成為下一次 GC 時(shí)的 ServicorFrom 區(qū)。

老年代

主要存放應(yīng)用程序中生命周期長的內(nèi)存對象。

老年代的對象比較穩(wěn)定，所以 MajorGC （常常稱之為 FULL GC）不會頻繁執(zhí)行。在進(jìn)行 FULL

GC 前一般都先進(jìn)行了一次 MinorGC，使得有新生代的對象晉身入老年代，導(dǎo)致空間不夠用時(shí)才

觸發(fā)。當(dāng)無法找到足夠大的連續(xù)空間分配給新創(chuàng)建的較大對象時(shí)也會提前觸發(fā)一次 MajorGC 進(jìn)

行垃圾回收騰出空間。

FULL GC 采用標(biāo)記清除算法：首先掃描一次所有老年代，標(biāo)記出存活的對象，然后回收沒有標(biāo)記

的對象。ajorGC 的耗時(shí)比較長，因?yàn)橐獟呙柙倩厥铡ULLGC 會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，為了減少內(nèi)存

損耗，我們一般需要進(jìn)行合并或者標(biāo)記出來方便下次直接分配。當(dāng)老年代也滿了裝不下的時(shí)候，

就會拋出 OOM（Outof Memory）異常.

永久代

指內(nèi)存的永久保存區(qū)域，主要存放 Class 和 Meta（元數(shù)據(jù)）的信息,Class 在被加載的時(shí)候被放

入永久區(qū)域，它和和存放實(shí)例的區(qū)域不同,GC 不會在主程序運(yùn)行期對永久區(qū)域進(jìn)行清理。所以這

也導(dǎo)致了永久代的區(qū)域會隨著加載的Class 的增多而脹滿，最終拋出 OOM 異常。

JVM 內(nèi)存為什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中為什么要分為 Eden和 Survivor。

思路：先講一下 JAVA 堆，新生代的劃分，再談?wù)勊鼈冎g的轉(zhuǎn)化，相互之間一些參數(shù)的配置

（如： –XX:NewRatio，–XX:SurvivorRatio 等），再解釋為什么要這樣劃分，最好加一點(diǎn)自己

的理解。

答：

這樣劃分的目的是為了使 JVM 能夠更好的管理堆內(nèi)存中的對象，包括內(nèi)存的分配以及回收。

共享內(nèi)存區(qū)劃分

  -  共享內(nèi)存區(qū) = 持久帶 + 堆
     持久帶 = 方法區(qū) + 其他
     Java 堆 = 老年代 + 新生代
     新生代 = Eden + S0 + S1

一些參數(shù)的配置

  默認(rèn)的，新生代 ( Young ) 與老年代 ( Old ) 的比例的值為 1:2 ，可以通過參數(shù)
  
  –XX:NewRatio 配置。
  
  默認(rèn)的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通過參數(shù) –XX:SurvivorRatio 來設(shè)定)
  
  Survivor 區(qū)中的對象被復(fù)制次數(shù)為 15(對應(yīng)虛擬機(jī)參數(shù)-XX:+MaxTenuringThreshold)

為什么要分為 Eden 和 Survivor?為什么要設(shè)置兩個(gè) Survivor 區(qū)？

  1、如果沒有 Survivor，Eden 區(qū)每進(jìn)行一次 Minor GC，存活的對象就會被送到老年代。
  
  老年代很快被填滿，觸發(fā) Major GC.老年代的內(nèi)存空間遠(yuǎn)大于新生代，進(jìn)行一次 Full GC
  
  消耗的時(shí)間比 Minor GC 長得多,所以需要分為 Eden和 Survivor。
  
  2、Survivor 的存在意義，就是減少被送到老年代的對象，進(jìn)而減少 Full GC 的
  
  發(fā)生，Survivor 的預(yù)篩選保證，只有經(jīng)歷 16 次 Minor GC 還能在新生代中存
  
  活的對象，才會被送到老年代。
  
  3、設(shè)置兩個(gè) Survivor 區(qū)最大的好處就是解決了碎片化，剛剛新建的對象在
  
  Eden 中，經(jīng)歷一次 Minor GC，Eden 中的存活對象就會被移動到第一塊
  
  survivor space S0，Eden 被清空；等 Eden 區(qū)再滿了，就再觸發(fā)一次 Minor
  
  GC，Eden 和 S0 中的存活對象又會被復(fù)制送入第二塊 survivor space S1（這
  
  個(gè)過程非常重要，因?yàn)檫@種復(fù)制算法保證了 S1 中來自 S0 和 Eden 兩部分的
  
  存活對象占用連續(xù)的內(nèi)存空間，避免了碎片化的發(fā)生）

JVM 中一次完整的 GC 流程是怎樣的，對象如何晉升到老年代

思路：先描述一下 Java 堆內(nèi)存劃分，再解釋 Minor GC，Major GC，full GC，描述它們之間轉(zhuǎn)

化流程。

答：

Java 堆 = 老年代 + 新生代
新生代 = Eden + S0 + S1
當(dāng) Eden 區(qū)的空間滿了， Java 虛擬機(jī)會觸發(fā)一次 Minor GC，以收集新生代的垃圾，存活

下來的對象，則會轉(zhuǎn)移到 Survivor 區(qū)。
大對象（需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的 Java 對象，如那種很長的字符串）直接進(jìn)入老年態(tài)；
如果對象在 Eden 出生，并經(jīng)過第一次 Minor GC 后仍然存活，并且被Survivor 容納的

話，年齡設(shè)為 1，每熬過一次 Minor GC，年齡+1，若年齡超過一定限制（15），則被晉

升到老年態(tài)。即長期存活的對象進(jìn)入老年態(tài)。
老年代滿了而無法容納更多的對象，Minor GC 之后通常就會進(jìn)行 Full GC，F(xiàn)ull GC 清理

整個(gè)內(nèi)存堆 – 包括年輕代和年老代。
Major GC 發(fā)生在老年代的 GC，清理老年區(qū)，經(jīng)常會伴隨至少一次 MinorGC，比 Minor

GC 慢 10 倍以上。

JVM 中的永久代中會發(fā)生垃圾回收嗎

垃圾回收不會發(fā)生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會觸發(fā)完全垃圾回收(Full

GC)。如果你仔細(xì)查看垃圾收集器的輸出信息，就會發(fā)現(xiàn)永久代也是被回收的。這就是為什么正

確的永久代大小對避免 Full GC 是非常重要的原因。請參考下 Java8：從永久代到元數(shù)據(jù)區(qū)。

(譯者注：Java8 中已經(jīng)移除了永久代，新加了一個(gè)叫做元數(shù)據(jù)區(qū)的 native 內(nèi)存區(qū))

JAVA8 與元數(shù)據(jù)

在 Java8 中，永久代已經(jīng)被移除，被一個(gè)稱為“元數(shù)據(jù)區(qū)”（元空間）的區(qū)域所取代。元空間

的本質(zhì)和永久代類似，元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用

本地內(nèi)存。因此，默認(rèn)情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。類的元數(shù)據(jù)放入 native

memory, 字符串池和類的靜態(tài)變量放入 java 堆中，這樣可以加載多少類的元數(shù)據(jù)就不再由

MaxPermSize 控制, 而由系統(tǒng)的實(shí)際可用空間來控制。

如何判斷對象可以被回收？

判斷對象是否存活一般有兩種方式：

引用計(jì)數(shù)：

每個(gè)對象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加 1，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為 0

時(shí)可以回收。此方法簡單，無法解決對象相互循環(huán)引用的問題。
可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：

從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對象到GC Roots 沒有

任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對象是不可用的，不可達(dá)對象。

引用計(jì)數(shù)法

在 Java 中，引用和對象是有關(guān)聯(lián)的。如果要操作對象則必須用引用進(jìn)行。因此，很顯然一個(gè)簡

單的辦法是通過引用計(jì)數(shù)來判斷一個(gè)對象是否可以回收。簡單說，即一個(gè)對象如果沒有任何與之

關(guān)聯(lián)的引用，即他們的引用計(jì)數(shù)都不為0，則說明對象不太可能再被用到，那么這個(gè)對象就是可

回收對象。

可達(dá)性分析

為了解決引用計(jì)數(shù)法的循環(huán)引用問題， Java 使用了可達(dá)性分析的方法。通過一系列的“GC

roots”對象作為起點(diǎn)搜索。如果在“GC roots”和一個(gè)對象之間沒有可達(dá)路徑，則稱該對象是

不可達(dá)的。要注意的是，不可達(dá)對象不等價(jià)于可回收對象，不可達(dá)對象變?yōu)榭苫厥諏ο笾辽僖?jīng)

過兩次標(biāo)記過程。兩次標(biāo)記后仍然是可回收對象，則將面臨回收。

Minor GC 與 Full GC 分別在什么時(shí)候發(fā)生？

新生代內(nèi)存不夠用時(shí)候發(fā)生 MGC 也叫 YGC，JVM 內(nèi)存不夠的時(shí)候發(fā)生 FGC

垃圾收集算法有哪些類型？

GC 最基礎(chǔ)的算法有三類：標(biāo)記 -清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記-壓縮算法，我們常用的垃圾回

收器一般都采用分代收集算法。
標(biāo)記 -清除算法，“標(biāo)記-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一樣，算法分為“標(biāo)

記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有

被標(biāo)記的對象。
復(fù)制算法，“復(fù)制”（Copying）的收集算法，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩

塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對象復(fù)制到另外一塊

上面，然后再把已使用過的內(nèi)存空間一次清理掉。
標(biāo)記-壓縮算法，標(biāo)記過程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對可回收對

象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存
分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把 Java 堆分為新生代和

老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/p>

說一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？

標(biāo)記-清除算法：標(biāo)記無用對象，然后進(jìn)行清除回收。缺點(diǎn)：效率不高，無法清除垃圾碎

片。
復(fù)制算法：按照容量劃分二個(gè)大小相等的內(nèi)存區(qū)域，當(dāng)一塊用完的時(shí)候?qū)⒒钪膶ο髲?fù)制到

另一塊上，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉。缺點(diǎn)：內(nèi)存使用率不高，只有原來的一

半。
標(biāo)記-整理算法：標(biāo)記無用對象，讓所有存活的對象都向一端移動，然后直接清除掉端邊界

以外的內(nèi)存。
分代算法：根據(jù)對象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，一般是新生代和老年代，新生代基

本采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記整理算法。

標(biāo)記-清除算法

標(biāo)記無用對象，然后進(jìn)行清除回收。
標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）是一種常見的基礎(chǔ)垃圾收集算法，它將垃圾收集分為兩個(gè)階

段：

標(biāo)記階段：標(biāo)記出可以回收的對象。
清除階段：回收被標(biāo)記的對象所占用的空間。
標(biāo)記-清除算法之所以是基礎(chǔ)的，是因?yàn)楹竺嬷v到的垃圾收集算法都是在此算法的基礎(chǔ)上進(jìn)

行改進(jìn)的。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，不需要對象進(jìn)行移動。

缺點(diǎn)：標(biāo)記、清除過程效率低，產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，提高了垃圾回收的頻率。

標(biāo)記-清除算法的執(zhí)行的過程如下圖所示：

復(fù)制算法

為了解決標(biāo)記-清除算法的效率不高的問題，產(chǎn)生了復(fù)制算法。它把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)

域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾收集時(shí)，遍歷當(dāng)前使用的區(qū)域，把存活對象復(fù)制到另外一個(gè)

區(qū)域中，最后將當(dāng)前使用的區(qū)域的可回收的對象進(jìn)行回收。

優(yōu)點(diǎn)：按順序分配內(nèi)存即可，實(shí)現(xiàn)簡單、運(yùn)行高效，不用考慮內(nèi)存碎片。

缺點(diǎn)：可用的內(nèi)存大小縮小為原來的一半，對象存活率高時(shí)會頻繁進(jìn)行復(fù)制。

復(fù)制算法的執(zhí)行過程如下圖所示：

標(biāo)記-整理算法

在新生代中可以使用復(fù)制算法，但是在老年代就不能選擇復(fù)制算法了，因?yàn)槔夏甏膶ο蟠婊盥?/p>

會較高，這樣會有較多的復(fù)制操作，導(dǎo)致效率變低。標(biāo)記- 清除算法可以應(yīng)用在老年代中，但是

它效率不高，在內(nèi)存回收后容易產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片。因此就出現(xiàn)了一種標(biāo)記-整理算法（Mark-

Compact）算法，與標(biāo)記-整理算法不同的是，在標(biāo)記可回收的對象后將所有存活的對象壓縮到

內(nèi)存的一端，使他們緊湊的排列在一起，然后對端邊界以外的內(nèi)存進(jìn)行回收。回收后，已用和未

用的內(nèi)存都各自一邊。

優(yōu)點(diǎn)：解決了標(biāo)記-清理算法存在的內(nèi)存碎片問題。

缺點(diǎn)：仍需要進(jìn)行局部對象移動，一定程度上降低了效率。

標(biāo)記-整理算法的執(zhí)行過程如下圖所示：

分代收集算法

分代收集法是目前大部分 JVM 所采用的方法，其核心思想是根據(jù)對象存活的不同生命周期將內(nèi)

存劃分為不同的域，一般情況下將 GC 堆劃分為老生代(Tenured/Old Generation)和新生代

(YoungGeneration)。老生代的特點(diǎn)是每次垃圾回收時(shí)只有少量對象需要被回收，新生代的特點(diǎn)

是每次垃圾回收時(shí)都有大量垃圾需要被回收，因此可以根據(jù)不同區(qū)域選擇不同的算法。

當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)都采用分代收集的垃圾收集算法。分代收集算法，顧名思義是根據(jù)對象的存活周

期將內(nèi)存劃分為幾塊。一般包括年輕代、老年代和永久代，

如圖所示：

當(dāng)前主流 VM 垃圾收集都采用”分代收集” (Generational Collection)算法, 這種算法會根據(jù)對

象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊, 如 JVM 中的新生代、老年代、永久代，這樣就可以根據(jù)

各年代特點(diǎn)分別采用最適當(dāng)?shù)?GC 算法。

新生代與復(fù)制算法

每次垃圾收集都能發(fā)現(xiàn)大批對象已死, 只有少量存活. 因此選用復(fù)制算法, 只需要付出少量存活對

象的復(fù)制成本就可以完成收集。

目前大部分 JVM 的 GC 對于新生代都采取 Copying 算法，因?yàn)樾律忻看卫厥斩家厥?/p>

大部分對象，即要復(fù)制的操作比較少，但通常并不是按照 1： 1 來劃分新生代。一般將新生代劃

分為一塊較大的 Eden 空間和兩個(gè)較小的 Survivor 空間(From Space, To Space)，每次使用

Eden 空間和其中的一塊 Survivor 空間，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將該兩塊空間中還存活的對象復(fù)制到另

一塊 Survivor 空間中。

老年代與標(biāo)記復(fù)制算法

因?yàn)槔夏甏鷮ο蟠婊盥矢摺]有額外空間對它進(jìn)行分配擔(dān)保, 就必須采用“標(biāo)記—清理”或“標(biāo)

記—整理” 算法來進(jìn)行回收, 不必進(jìn)行內(nèi)存復(fù)制, 且直接騰出空閑內(nèi)存。因而采用

Mark-Compact 算法。

JAVA 虛擬機(jī)提到過的處于方法區(qū)的永生代(Permanet Generation)，它用來存儲 class

類，常量，方法描述等。對永生代的回收主要包括廢棄常量和無用的類
對象的內(nèi)存分配主要在新生代的 Eden Space 和 Survivor Space 的From Space(Survivor

目前存放對象的那一塊)，少數(shù)情況會直接分配到老生代。
當(dāng)新生代的 Eden Space 和 From Space 空間不足時(shí)就會發(fā)生一次 GC，進(jìn)行 GC 后，

EdenSpace 和 From Space 區(qū)的存活對象會被挪到 To Space，然后將 Eden Space 和

FromSpace 進(jìn)行清理。
如果 To Space 無法足夠存儲某個(gè)對象，則將這個(gè)對象存儲到老生代。
在進(jìn)行 GC 后，使用的便是 Eden Space 和 To Space 了，如此反復(fù)循環(huán)。
當(dāng)對象在 Survivor 區(qū)躲過一次 GC 后，其年齡就會+1。默認(rèn)情況下年齡到達(dá) 15 的對象會

被移到老生代中。

GC 垃圾收集器

Java 堆內(nèi)存被劃分為新生代和年老代兩部分，新生代主要使用復(fù)制和標(biāo)記-清除垃圾回收算法；

年老代主要使用標(biāo)記-整理垃圾回收算法，因此 java 虛擬中針對新生代和年老代分別提供了多種

不同的垃圾收集器， JDK1.6 中 SunHotSpot 虛擬機(jī)的垃圾收集器如下：

說一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

如果說垃圾收集算法是內(nèi)存回收的方法論，那么垃圾收集器就是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)。下圖展示

了 7 種作用于不同分代的收集器，其中用于回收新生代的收集器包括 Serial、PraNew、Parallel

Scavenge，回收老年代的收集器包括Serial Old、Parallel Old、CMS，還有用于回收整個(gè) Java

堆的 G1 收集器。不同收集器之間的連線表示它們可以搭配使用。

Serial 收集器（復(fù)制算法): 新生代單線程收集器，標(biāo)記和清理都是單線程，優(yōu)點(diǎn)是簡單高效;
ParNew 收集器 (復(fù)制算法): 新生代收并行集器，實(shí)際上是 Serial 收集器的多線程版本，在

多核 CPU 環(huán)境下有著比 Serial 更好的表現(xiàn)；
Parallel Scavenge 收集器 (復(fù)制算法): 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用

CPU。吞吐量 = 用戶線程時(shí)間/(用戶線程時(shí)間+GC 線程時(shí)間)，高吞吐量可以高效率的利用

CPU 時(shí)間，盡快完成程序的運(yùn)算任務(wù)，適合后臺應(yīng)用等對交互相應(yīng)要求不高的場景；
Serial Old 收集器 (標(biāo)記-整理算法): 老年代單線程收集器，Serial 收集器的老年代版本；
Parallel Old 收集器 (標(biāo)記-整理算法)：老年代并行收集器，吞吐量優(yōu)先，

ParallelScavenge 收集器的老年代版本；
CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（標(biāo)記-清除算法）：老年代并行收集器，以獲取最

短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，具有高并發(fā)、低停頓的特點(diǎn)，追求最短GC 回收停頓時(shí)間。
G1(Garbage First)收集器 (標(biāo)記-整理算法)： Java 堆并行收集器，G1 收集器是JDK1.7 提

供的一個(gè)新收集器，G1 收集器基于“標(biāo)記-整理”算法實(shí)現(xiàn)，也就是說不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

此外，G1 收集器不同于之前的收集器的一個(gè)重要特點(diǎn)是：G1 回收的范圍是整個(gè) Java 堆(包

括新生代，老年代)，而前六種收集器回收的范圍僅限于新生代或老年代。

Serial 與 Parallel GC 之間的不同之處？

Serial 與 Parallel 在 GC 執(zhí)行的時(shí)候都會引起 stop-the-world。它們之間主要不同 serial 收集

器是默認(rèn)的復(fù)制收集器，執(zhí)行 GC 的時(shí)候只有一個(gè)線程，而 parallel 收集器使用多個(gè) GC 線程來

執(zhí)行。

posted @ 2024-06-05 17:55 二價(jià)亞鐵閱讀(96) 評論(0) 收藏舉報(bào)

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