java面试指导_垃圾收集

Java 的自动内存管理主要是针对对象内存的回收和对象内存的分配。同时，Java 自动内存管理最核心的功能是 堆 内存中对象的分配与回收。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，所以也被称做GC 堆（Garbage Collected Heap）.从垃圾回收的角度，因为如今收集器基本都采用分代垃圾收集算法，因此 Java 堆还能够细分为：新生代和老年代：再细致一点有：Eden 空间、From Survivor、To Survivor 空间等。进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。

堆空间的基本结构：

上图所示的 eden 区、s0("From") 区、s1("To") 区都属于新生代，tentired 区属于老年代。大部分状况，对象都会首先在 Eden 区域分配，在一次新生代垃圾回收后，若是对象还存活，则会进入 s1("To")，而且对象的年龄还会加 1(Eden 区->Survivor 区后对象的初始年龄变为 1)，当它的年龄增长到必定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，能够经过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。通过此次GC后，Eden区和"From"区已经被清空。这个时候，"From"和"To"会交换他们的角色，也就是新的"To"就是上次GC前的“From”，新的"From"就是上次GC前的"To"。无论怎样，都会保证名为To的Survivor区域是空的。Minor GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，"To"区被填满以后，会将全部对象移动到年老代中。

 

• 新生代 GC（Minor GC）:指发生新生代的的垃圾收集动做，Minor GC 很是频繁，回收速度通常也比较快。
• 老年代 GC（Major GC/Full GC）:指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 常常会伴随至少一次的 Minor GC（并不是绝对），Major GC 的速度通常会比 Minor GC 的慢 10 倍以上。

1.2 大对象直接进入老年代

大对象就是须要大量连续内存空间的对象（好比：字符串、数组）。

为何要这样呢？

为了不为大对象分配内存时因为分配担保机制带来的复制而下降效率。

1.3 长期存活的对象将进入老年代

既然虚拟机采用了分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须能识别哪些对象应放在新生代，哪些对象应放在老年代中。为了作到这一点，虚拟机给每一个对象一个对象年龄（Age）计数器。

若是对象在 Eden 出生并通过第一次 Minor GC 后仍然可以存活，而且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1.对象在 Survivor 中每熬过一次 MinorGC,年龄就增长 1 岁，当它的年龄增长到必定程度（默认为 15 岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，能够经过参数 -XX:MaxTenuringThreshold 来设置。

1.4 动态对象年龄断定

为了更好的适应不一样程序的内存状况，虚拟机不是永远要求对象年龄必须达到了某个值才能进入老年代，若是 Survivor 空间中相同年龄全部对象大小的总和大于 Survivor 空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就能够直接进入老年代，无需达到要求的年龄。

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• 引用计数法，给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1；当引用失效，计数器就减 1；任什么时候候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的。这个方法实现简单，效率高，可是目前主流的虚拟机中并无选择这个算法来管理内存，其最主要的缘由是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
• 可达性分析算法，这个算法的基本思想就是经过一系列的称为 “GC Roots” 的对象做为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证实此对象是不可用的。

 

 

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2.5 如何判断一个常量是废弃常量

运行时常量池主要回收的是废弃的常量。那么，咱们如何判断一个常量是废弃常量呢？

假如在常量池中存在字符串 "abc"，若是当前没有任何 String 对象引用该字符串常量的话，就说明常量 "abc" 就是废弃常量，若是这时发生内存回收的话并且有必要的话，"abc" 就会被系统清理出常量池。

2.6 如何判断一个类是无用的类

方法区主要回收的是无用的类，那么如何判断一个类是无用的类的呢？

断定一个常量是不是“废弃常量”比较简单，而要断定一个类是不是“无用的类”的条件则相对苛刻许多。类须要同时知足下面 3 个条件才能算是 “无用的类” ：

• 该类全部的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
• 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
• 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，没法在任何地方经过反射访问该类的方法。

虚拟机能够对知足上述 3 个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“能够”，而并非和对象同样不使用了就会必然被回收。

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 垃圾收集算法：

3.1 标记-清除算法

该算法分为“标记”和“清除”阶段：首先标记出全部须要回收的对象，在标记完成后统一回收全部被标记的对象。它是最基础的收集算法，后续的算法都是对其不足进行改进获得。这种垃圾收集算法会带来两个明显的问题：

1. 效率问题
2. 空间问题（标记清除后会产生大量不连续的碎片）

3.2 复制算法

为了解决效率问题，“复制”收集算法出现了。它能够将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另外一块去，而后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

3.3 标记-整理算法

根据老年代的特色提出的一种标记算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法同样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让全部存活的对象向一端移动，而后直接清理掉端边界之外的内存。

 

3.4 分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不一样将内存分为几块。通常将 java 堆分为新生代和老年代，这样咱们就能够根据各个年代的特色选择合适的垃圾收集算法。

好比在新生代中，每次收集都会有大量对象死去，因此能够选择复制算法，只须要付出少许对象的复制成本就能够完成每次垃圾收集。而老年代的对象存活概率是比较高的，并且没有额外的空间对它进行分配担保，因此咱们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进行垃圾收集。