学习Java到参加工做三年了,网上搜罗的面试题也好还是自己参与过的面试基本都被问到过Java gc机制,今天来总结下吧。
GC :Garbage Collections 字面意思是垃圾回收器,释放垃圾占用的空间。清理无用的对象 。从编程开始出现,内存管理(内存分配和内存回收)问题一直存在,由来已久。对于c、c++的开发人员来说内存是开发人员分配的,也就是说还要对内存进行维护和释放。对于Java程序员来说,一个对象的内存分配是在虚拟机的自动内存分配机制的帮助下,不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码,而且不容易出现内存泄露和内存溢出问题,但是,如果出现了内存泄露和内存溢出问题,而开发者又不了解虚拟机是怎么分配内存的话,那么定位错误和排除错误将是一件很困难的事情。
内存的分配是在JVM虚拟机的自动内存分配机制下完成的,所以我们现在来简单的了解一下JVM的内存管理结构:
JVM运行时数据区
①程序计数器(Program Counter Register)
程序计数器是用于存储每个线程下一步将执行的JVM指令,如该方法为native的,则程序计数器中不存储任何信息
②JVM栈(JVM Stack)
JVM栈是线程私有的,每个线程创建的同时都会创建JVM栈,JVM栈中存放的为当前线程中局部基本类型的变量(java中定义的八种基本类型:boolean、char、byte、short、int、long、float、double)、部分的返回结果以及Stack Frame,非基本类型的对象在JVM栈上仅存放一个指向堆上的地址
③堆(heap)
它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域,可以认为Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配,Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。
(1)堆是JVM中所有线程共享的,因此在其上进行对象内存的分配均需要进行加锁,这也导致了new对象的开销是比较大的
(2)Sun Hotspot JVM为了提升对象内存分配的效率,对于所创建的线程都会分配一块独立的空间TLAB(Thread Local Allocation
Buffer),其大小由JVM根据运行的情况计算而得,在TLAB上分配对象时不需要加锁,因此JVM在给线程的对象分配内存时会尽量的在TLAB上分配,在这种情况下JVM中分配对象内存的性能和C基本是一样高效的,但如果对象过大的话则仍然是直接使用堆空间分配
(3)TLAB仅作用于新生代的Eden Space,因此在编写Java程序时,通常多个小的对象比大的对象分配起来更加高效。
④方法区(Method Area)
(1)在Sun JDK中这块区域对应的为PermanetGeneration,又称为持久代。
(2)方法区域存放了所加载的类的信息(名称、修饰符等)、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的Field信息、类中的方法信息,当开发人员在程序中通过Class对象中的getName、isInterface等方法来获取信息时,这些数据都来源于方法区域,同时方法区域也是全局共享的,在一定的条件下它也会被GC,当方法区域需要使用的内存超过其允许的大小时,会抛出OutOfMemory的错误信息。
⑤本地方法栈(Native Method Stacks)
JVM采用本地方法栈来支持native方法的执行,此区域用于存储每个native方法调用的状态。
⑥运行时常量池(Runtime Constant Pool)
存放的为类中的固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空间从方法区域中分配。JVM在加载类时会为每个class分配一个独立的常量池,但是运行时常量池中的字符串常量池是全局共享的。
堆的结构:
JVM将堆分成了二个大区新生代(Young)和老年代(Old),新生代又被进一步划分为Eden和Survivor区,而Survivor由FromSpace和ToSpace组成,也有些人喜欢用Survivor1和Survivor2来代替。这里为什么要将Young划分为Eden、Survivor1、Survivor2这三块,给出的解释是 :
“Young中的98%的对象都是朝生夕死,所以将内存分为一块较大的Eden和两块较小的Survivor1、Survivor2,JVM默认分配是8:1:1,每次调用Eden和Survivor1(FromSpace),当发生回收的时候,将Eden和Survivor1(FromSpace)存活的对象复制到Survivor2(ToSpace),然后直接清理掉Eden和Survivor1的空间。”
新生代:新创建的对象都是用新生代分配内存,Eden空间不足时,触发Minor GC,这时会把存活的对象转移进Survivor区。
老年代:老年代用于存放经过多次Minor GC之后依然存活的对象。
新生代的GC(Minor GC):新生代通常存活时间较短基于Copying算法进行回收,所谓Copying算法就是扫描出存活的对象,并复制到一块新的完全未使用的空间中,对应于新生代,就是在Eden和FromSpace或ToSpace之间copy。新生代采用空闲指针的方式来控制GC触发,指针保持最后一个分配的对象在新生代区间的位置,当有新的对象要分配内存时,用于检查空间是否足够,不够就触发GC。当连续分配对象时,对象会逐渐从Eden到Survivor,最后到老年代。
老年代与新生代不同,老年代对象存活的时间比较长、比较稳定,因此采用标记(Mark)算法来进行回收,所谓标记就是扫描出存活的对象,然后再进行回收未被标记的对象,回收后对用空出的空间要么进行合并、要么标记出来便于下次进行分配,总之目的就是要减少内存碎片带来的效率损耗。
这里就不做具体阐述了,发现一篇比较准确的博客,感觉没人家写的到位。对gc算法有兴趣对可以读一读。只需要明白gc算法的大致过程就行了;gc算法博客链接请点击浏览
搞清楚了gc是什么,在搞清楚GC是在什么时候,对什么东西,做了什么事情?这样就算初步理解了gc了,普通面试应该没问题了;
1⃣️什么时候?
就是什么时候触发我们的GC机制
①在程序空闲的时候。
②手动调用system.gc()。不推荐,因为调用的时候开销很大会严重影响程序运行,更有甚者程序直接挂掉;如果你想跑路就大胆尝试吧!
③Java堆内存不足时,GC会被调用。当应用线程在运行,并在运行过程中创建新对象,若这时内存空间不足,JVM就会强制地调用GC线程,以便回收内存用于新的分配。若GC一次之后仍不能满足内存分配的要求,JVM会再进行两次GC作进一步的尝试,若仍无法满足要求,则 JVM将报“out of memory”(内存泄露)这是灰常严重的情况,这时Java应用将停止。
出现内存泄露的集中情况:
①静态集合类像HashMap、Vector等
②各种连接,数据库连接,网络连接,IO连接等没有显示调用close关闭,不被GC回收导致内存泄露。
③监听器的使用,在释放对象的同时没有相应删除监听器的时候也可能导致内存泄露。
顺便提一下 Minor GC、Full GC、OOM什么时候触发:
创建对象是新生代的Eden空间调用Minor GC;当升到老年代的对象大于老年代剩余空间Full GC;GC与非GC时间耗时超过了GCTimeRatio的限制引发OOM。
2⃣️对什么?
就是能被GC回收的对象都有哪些
①超出作用域的对象/未被引用的对象。(也可以说未被引用计数标记的对象)
引用计数算法:给对象中添加一个引用计数器,每当有一个地方引用它时,计数器就加1;当引用失效时,计数器值就减1;任何时刻计数器都为0的对象就是不可能再被使用的。
②从GC Root开始搜索,且搜索不到的对象
跟搜索算法:以一系列名为 GC Root的对象作为起点,从这些节点开始往下搜索,搜索走过的路径称为引用链,当一个对象到GC Roots没有任何引用链的时候,则就证明此对象是不可用的。
GC Root 对象: 虚拟机中的引用的对象、方法区中的类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中jni的引用对象。
③从root搜索不到,而且经过第一次标记、清理后,仍然没有复活的对象。
3⃣️做了什么