关于后端:坏了面试官问我垃圾回收机制

6次阅读

共计 4143 个字符，预计需要花费 11 分钟才能阅读完成。

面试官：我还记得上次你讲到 JVM 内存构造（运行时数据区域）提到了「堆」，而后你说是分了几块区域嘛

面试官：过后感觉再讲下去那我可能就得加班了

面试官 ： 明天有点空了，持续聊聊「堆」那块吧

候选者：嗯，后面提到了堆分了「新生代」和「老年代」，「新生代」又分为「Eden」和「Survivor」区，「survivor」区又分为「From Survivor」和「To Survivor」区

候选者：说到这里，我就想聊聊 Java 的垃圾回收机制了

面试官：那你开始你的表演吧

候选者：咱们应用 Java 的时候，会创立很多对象，但咱们未曾「手动」将这些对象进行革除

候选者 ：而如果用 C /C++ 语言的时候，用完是须要本人 free(开释) 掉的

候选者：那为什么在写 Java 的时候不必咱们本人手动开释”垃圾”呢？起因很简略，JVM 帮咱们做了（主动回收垃圾）

面试官：嗯…

候选者：我集体对垃圾的定义：只有对象不再被应用了，那咱们就认为该对象就是垃圾，对象所占用的空间就能够被回收

面试官 ： 那是怎么判断对象不再被应用的呢？

候选者：罕用的算法有两个「援用计数法」和「可达性分析法」

候选者：援用计数法思路很简略：当对象被援用则 +1，但对象援用失败则 -1。当计数器为 0 时，阐明对象不再被援用，能够被可回收

候选者：援用计数法最显著的毛病就是：如果对象存在循环依赖，那就无奈定位该对象是否应该被回收（A 依赖 B，B 依赖 A）

面试官：嗯…

候选者：另一种就是可达性分析法：它从「GC Roots」开始向下搜寻，当对象到「GC Roots」都没有任何援用相连时，阐明对象是不可用的，能够被回收

候选者：「GC Roots」是一组必须「沉闷」的援用。从「GC Root」登程，程序通过间接援用或者间接援用，可能找到可能正在被应用的对象

面试官 ： 还是不太懂，那「GC Roots」个别是什么？你说它是一组沉闷的援用，能不能举个例子，太形象了。

候选者：比方咱们上次不是聊到 JVM 内存构造中的虚拟机栈吗，虚拟机栈里不是有栈帧吗，栈帧不是有局部变量吗？局部变量不就存储着援用嘛。

候选者：那如果栈帧位于虚拟机栈的栈顶，是不是就能够阐明这个栈帧是沉闷的（换言之，是线程正在被调用的）

候选者：既然是线程正在调用的，那栈帧里的指向「堆」的对象援用，是不是肯定是「沉闷」的援用？

候选者：所以，以后沉闷的栈帧指向堆里的对象援用就能够是「GC Roots」

面试官：嗯…

候选者：当然了，能作为「GC Roots」也不单单只有下面那一小块

候选者：比方类的动态变量援用是「GC Roots」，被「Java 本地办法」所援用的对象也是「GC Roots」等等…

候选者：回到了解的重点：「GC Roots」是一组必须「沉闷」的「援用」，只有跟「GC Roots」没有间接或者间接援用相连，那就是垃圾

候选者：JVM 用的就是「可达性剖析算法」来判断对象是否垃圾

面试官：懂了

候选者：垃圾回收的第一步就是「标记」，标记哪些没有被「GC Roots」援用的对象

候选者：标记完之后，咱们就能够抉择间接「革除」，只有不被「GC Roots」关联的，都能够干掉

候选者：过程非常简单粗犷，但也存在很显著的问题

候选者：间接革除会有「内存碎片」的问题：可能我有 10M 的空余内存，但程序申请 9M 内存空间却申请不下来（10M 的内存空间是垃圾革除后的，不间断的）

候选者：那解决「内存碎片」的问题也比较简单粗犷，「标记」完，不间接「革除」。

候选者：我把「标记」存活的对象「复制」到另一块空间，复制完了之后，间接把原有的整块空间给干掉！这样就没有内存碎片的问题了

候选者 ：这种做法毛病又很显著：内存利用率低，得有一块新的区域给我复制(挪动) 过来

面试官：嗯…

候选者：还有一种「折中」的方法，我未必要有一块「大的残缺空间」能力解决内存碎片的问题，我只有能在「以后区域」内进行挪动

候选者：把存活的对象移到一边，把垃圾移到一边，那再将垃圾一起删除掉，不就没有内存碎片了嘛

候选者：这种业余的术语就叫做「整顿」

候选者：扯了这么久，咱们把思维再次回到「堆」中吧

候选者：通过钻研表明：大部分对象的生命周期都很短，而只有少部分对象可能会存活很长时间

候选者：又因为「垃圾回收」是会导致「stop the world」（利用进行拜访）

候选者：了解「stop the world」应该很简略吧：回收垃圾的时候，程序是有短暂的工夫不能失常持续运作啊。不然 JVM 在回收的时候，用户线程还持续调配批改援用，JVM 怎么搞（：

候选者：为了使「stop the world」继续的工夫尽可能短以及进步并发式 GC 所能应酬的内存调配速率

候选者：在很多的垃圾收集器上都会在「物理」或者「逻辑」上，把这两类对象进行辨别，死得快的对象所占的区域叫做「年老代」，活得久的对象所占的区域叫做「老年代」

候选者：但也不是所有的「垃圾收集器」都会有，只不过咱们当初线上用的可能都是 JDK8，JDK8 及以下所应用到的垃圾收集器都是有「分代」概念的。

候选者：所以，你能够看到我的「堆」是画了「年老代」和「老年代」

候选者：要值得注意的是，高版本所应用的垃圾收集器的 ZGC 是没有分代的概念的（：

候选者：只不过我为了好阐明现状，ZGC 的话有空咱们再聊

面试官：嗯…好吧

候选者：在后面更后面提到了垃圾回收的过程，其实就对应着几种「垃圾回收算法」，别离是：

候选者：标记革除算法、标记复制算法和标记整顿算法【「标记」「革除」「复制」「整顿」】

候选者：通过下面的铺垫之后，这几种算法应该还是比拟好了解的

候选者：「分代」和「垃圾回收算法」都搞明确了之后，咱们就可以看下在 JDK8 生产环境及以下常见的垃圾回收器了

候选者：「年老代」的垃圾收集器有：Seria、Parallel Scavenge、ParNew

候选者：「老年代」的垃圾收集器有：Serial Old、Parallel Old、CMS

候选者：看着垃圾收集器有很多，其实还是十分好了解的。Serial 是单线程的，Parallel 是多线程

候选者：这些垃圾收集器实际上就是「实现了」垃圾回收算法（标记复制、标记整顿以及标记革除算法）

候选者：CMS 是「JDK8 之前」是比拟新的垃圾收集器，它的特点是可能尽可能减少「stop the world」工夫。在垃圾回收时让用户线程和 GC 线程可能并发执行！

候选者：又能够发现的是，「年老代」的垃圾收集器应用的都是「标记复制算法」

候选者：所以在「堆内存」划分中，将年老代划分出 Survivor 区（Survivor From 和 Survivor To），目标就是为了有一块残缺的内存空间供垃圾回收器进行拷贝(挪动)

候选者：而新的对象则放入 Eden 区

候选者：我上面从新画下「堆内存」的图，因为它们的大小是有默认的比例的

候选者：图我曾经画好了，应该就不必我再阐明了

面试官 ： 我还想问问，就是，新创建的对象个别是在「新生代」嘛，那在什么时候会到「老年代」中呢？

候选者：嗯，我认为简略能够分为两种状况：

候选者：1. 如果对象太大了，就会间接进入老年代（对象创立时就很大 || Survivor 区没方法存下该对象）

候选者：2. 如果对象太老了，那就会降职至老年代（每产生一次 Minor GC，存活的对象年龄 +1，达到默认值 15 则降职老年代 || 动静对象年龄断定能够进入老年代）

面试官 ： 既然你又提到了 Minor GC，那 Minor GC 什么时候会触发呢？

候选者：当 Eden 区空间有余时，就会触发 Minor GC

面试官：Minor GC 在我的了解就是「年老代」的 GC，你后面又提到了「GC Roots」嘛

面试官 ： 那在「年老代」GC 的时候，从 GC Roots 登程，那不也会扫描到「老年代」的对象吗？那那那.. 不就相当于全堆扫描吗？

候选者：这 JVM 里也有解决办法的。

候选者：HotSpot 虚拟机「老的 GC」（G1 以下）是要求整个 GC 堆在间断的地址空间上。

候选者：所以会有一条分界线（一侧是老年代，另一侧是年老代），所以能够通过「地址」就能够判断对象在哪个分代上

候选者：当做 Minor GC 的时候，从 GC Roots 登程，如果发现「老年代」的对象，那就不往下走了（Minor GC 对老年代的区域毫无趣味）

面试官 ：但又有个问题，那如果「年老代」的对象被「老年代」援用了呢？（老年代对象持有年老代对象的援用），那时候必定是不能回收掉「年老代」的对象的。

候选者：HotSpot 虚拟机下有「card table」（卡表）来防止全局扫描「老年代」对象

候选者：「堆内存」的每一小块区域造成「卡页」，卡表实际上就是卡页的汇合。当判断一个卡页中有存在对象的跨代援用时，将这个页标记为「脏页」

候选者：那晓得了「卡表」之后，就很好办了。每次 Minor GC 的时候只须要去「卡表」找到「脏页」，找到后退出至 GC Root，而不必去遍历整个「老年代」的对象了。

面试官：嗯嗯嗯，还能够的啊，要不持续聊聊 CMS？

候选者：这面试快一个小时了吧，我图也画了这么多了。下次？下次吧？有点儿累了

本文总结：

什么是垃圾：只有对象不再被应用，那即是垃圾
如何判断为垃圾：可达性剖析算法和援用计算算法，JVM 应用的是可达性剖析算法
什么是 GC Roots：GC Roots 是一组必须沉闷的援用，跟 GC Roots 无关联的援用即是垃圾，可被回收
常见的垃圾回收算法：标记革除、标记复制、标记整顿
为什么须要分代：大部分对象都死得早，只有少部分对象会存活很长时间。在堆内存上都会在物理或逻辑上进行分代，为了使「stop the world」继续的工夫尽可能短以及进步并发式 GC 所能应酬的内存调配速率。
Minor GC：当 Eden 区满了则触发，从 GC Roots 往下遍历，年老代 GC 不关怀老年代对象
什么是 card table【卡表】：空间换工夫（相似 bitmap），可能防止扫描老年代的所有对应进而顺利进行 Minor GC（案例：老年代对象持有年老代对象援用）
堆内存占比：年老代占堆内存 1 /3，老年代占堆内存 2 /3。Eden 区占年老代 8 /10，Survivor 区占年老代 2 /10（其中 From 和 To 各站 1 /10)