备战BAT面试：查漏补缺——GC垃圾回收

备战BAT面试的学习记录，整理了最近自己查漏补缺的知识点，总结出来和大家分享，如有错误，欢迎指出！

备战BAT面试

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下图所示是堆中内存分配示意图，创建一个对象，首先会在eden区域分配区域，如果内存不够，就会将年龄大的转移到Survivor区，当survivor区域存储不下，则会转移年老代的。一般来说长期存活的对象最终会被存放到年老代，还有一种特殊情况也会被存放到年老代，就是创建大对象时，比如数据这种需要申请连续空间的，如果空间比较大的，则会直接进入年老代。

在回收过程中，有一个参数比较重要，就是对象的年龄，如果在一次垃圾回收过程中有使用该对象的，则将对象年龄加1，否则减1，当计数为0，则进行回收，如果年龄达到一定数字则进入老生代。

如何确定是不是能回收的“垃圾”

在java中是通过引用来和对象进行关联的，也就是说如果要操作对象，必须通过引用来进行。那么很显然一个简单的办法就是通过引用计数来判断一个对象是否可以被回收。

Java中采取了可达性分析法。该方法的基本思想是通过一系列的“GC Roots”对象作为起点进行搜索，如果在“GC Roots”和一个对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的，不过要注意的是被判定为不可达的对象不一定就会成为可回收对象。被判定为不可达的对象要成为可回收对象必须至少经历两次标记过程，如果在这两次标记过程中仍然没有逃脱成为可回收对象的可能性，则基本上就真的成为可回收对象了。

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垃圾回收算法

1.标记-清除算法
这种方法首先遍历整个区域中的对象，然后标记所有的可达对象，再将所有内存中未被标记的对象全部清除。这种算法的缺点是：效率比较低；标记清除后会出现大量不连续的内存碎片，这些碎片太多可能会使存储大对象会触发GC回收，造成内存浪费以及时间的消耗。

2.复制算法
此种方法通过依次扫描区域所有的可达对象，然后将其复制到另外一片区域保存起来，再将其现在正在使用的区域内存全部清空，此方法的优点在于方便快捷，只需要便利出所有的可达对象即可，而且不会出现碎片化内存。但是缺点也很明显，复制对象需要计算成本，此外需要准备一个额外相同Eden区域大小的内存空间，也是一笔巨大的开销。

3.标记整理算法
该算法标记阶段和Mark-Sweep一样，但是在完成标记之后，它不是直接清理可回收对象，而是将存活对象都向一端移动，然后清理掉端边界以外的内存。

4.分代收集算法
分代收集算法就是目前虚拟机使用的回收算法，它解决了标记整理不适用于老年代的问题，将内存分为各个年代，在不同年代使用不同的算法，从而使用最合适的算法，新生代存活率低，可以使用复制算法。但是实际中并不是按照1：1的比例来划分新生代的空间的，一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。而由于老年代的特点是每次回收都只回收少量对象，一般使用的是标记-整理算法（压缩法）。

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Java中Stop-The-World机制简称STW

是在执行垃圾收集算法时，Java应用程序的其他所有线程都被挂起（除了垃圾收集帮助器之外）。Java中一种全局暂停现象，全局停顿，所有Java代码停止，native代码可以执行，但不能与JVM交互；这些现象多半是由于gc引起。

JVM中Serial收集器、ParNew收集器、Parallel收集器解析

• Serial收集器：单线程方式（没有线程切换开销，如果受限物理机器单线程可采用）串行且采用stop the world在工作的时候程序会停止

• ParNew收集器：多线程（多CPU和多Core的环境中高效），生产环境对低延时要求高的话，就采用ParNew和CMS组合来进行server端的垃圾回收

• Parallel 收集器：多线程，并行， 它可以控制JVM吞吐量的大小，吞吐量优先的收集器，一般设置1%，可设置程序暂停的时间，会通过把新生代空间变小，来完成回收，频繁的小规模垃圾回收，会影响程序吞吐量大小

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JVM中CMS收集器解密

垃圾回收分成四个阶段

1. CMS-initial-mark初始标记阶段会stop the world，短暂的暂停程序根据跟对象标记的对象所连接的对象是否可达来标记出哪些可到达

2. CMS-concurrent-mark并发标记，根据上一次标记的结果确定哪些不可到达，线程并发或交替之行，基本不会出现程序暂停。

3. CMS-remark再次标记，会出现程序暂停，所有内存那一时刻静止，确保被全部标记，有可能第二阶段之前有可能被标记为垃圾的对象有可能被引用，在此标记确认。

4. CMS-concurrent-sweep并发清理垃圾，把标记的垃圾清理掉了，没有压缩，有可能产生内存碎片，不连续的内存块，这时候就不能更好的使用内存，可以通过一个参数配置，根据内存的情况执行压缩。