JVM如何进行垃圾回收?

JVM 这一块面试现在已经成为中大厂的面试必考点,就算你面试简历上没有写 JVM,但面试官还是有可能会问你关于 JVM 垃圾回收这一块的知识。

本文将对 JVM 垃圾回收这方面的知识展开精简的分析,采用图文结合的方式,加强读者的记忆。

题目

JVM 如何进行垃圾回收?

推荐解析

1)JVM 主要在哪里进行垃圾回收?

JVM 主要对  内存中的对象的垃圾回收,又称为 GC 堆(Garbage Collected Heap)。

JDK 1.7 版本堆内存分配情况:

1.新生代

2.老年代

3.永久代

JDK 1.8 版本,永久代被元空间取代,而元空间使用的是直接内存,因此堆中只剩新生代和老年代。

图片[1]-JVM如何进行垃圾回收?-不念博客

2)内存分配原则

2.1)大多数情况下,对象首先在新生代的 Eden (伊甸园) 进行分配,当 Eden 区没有足够空间进行分配时,虚拟机将发起一次 Minor GC(新生代垃圾回收)。

2.2)大对象比如(字符串、数组)需要大量连续内存空间的对象直接进入老年代。

2.3)长期存活的对象将进入老年代,这块设计对象年龄的知识,一般情况下,当对象年龄达到 15,每次逃脱 Minor GC,就会增长一岁。特殊情况下,年龄并不会到达 15就会产生晋升,直接进入老年代,有兴趣的可以去详细了解 Hot Spot 虚拟机。而且不同的垃圾回收器的默认晋升年龄是不一样的,CMS 收集器默认晋升年龄是 6。

3)如何判断对象是否死亡?

引用计数法:有对象引用计数器 +1,引用失效,计数器 -1,但无法解决循环引用之间的问题。

举个例子:A 引用 B,B 引用 A,此时需要采用后文的可达性分析算法。

可达性分析法:将 GC Roots 的对象作为起点,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,证明此对象是不可用的。

首先需要了解哪些可以作为 GC  Roots 根对象。

3.1)虚拟机栈(栈帧中的局部变量表)中引用的对象

3.2)本地方法栈(Native 方法)中引用的对象

3.3)方法区类静态属性引用的对象

3.4)方法区常量引用的对象

3.5)被同步锁持有的对象

3.6)JNT 引用的对象

3.7)类加载器

3.8)活跃线程(已启动且未停止的 Java 线程)

注意事项:对象被判断不可达之后并不会马上进行垃圾回收,被被标记第一次,然后进入一次筛选,当对象没有覆盖 finalized 方法或者 finalized 方法已经被虚拟机使用过了,那么就不会进行真正回收的队列,队列中还要经过第二次标记,两次都标记后,不可达,才可以被真正回收。

4)常见垃圾回收算法

4.1)标记清除算法

缺点:产生内存碎片,因此堆不规整,堆不规整,那么对象分配就会采用空闲列表的分配策略。

图片[2]-JVM如何进行垃圾回收?-不念博客

4.2)标记整理算法

不会产生内存碎片,但是多了整理的步骤。

4.3)复制算法

将内存分为大小相同的两块,每次使用其中的一块,当这块内存使用完毕后,将存活的对象复制到空闲的另一块。

缺点:空间浪费,每次只能使用一半,不适合老年代。

图片[3]-JVM如何进行垃圾回收?-不念博客

4.4)分代收集算法

新生代有大量对象会死亡,只留下少量对象而且不是大对象,因此可以采用复制算法。

而老年代对象存活几率较高,可以采用标记清除或者标记整理算法。

5)常见的垃圾回收器

5.1)Serial 收集器

新生代标记复制,老年代标记整理,只使用一条垃圾收集线程去完成垃圾收集工作。因此 STW (Stop The World) 的时间会较长,造成用户体验较差。

5.2)ParNew 收集器

Serial 收集器的多线程版本,其他完全一样。

5.3)Paraller Scavenge 收集器

和 ParNew 几乎一样,但这款收集器注重吞吐量,在大数据量的时候,想要高效利用 CPU ,可以选择这款收集器,而且此款收集器有自适应调节策略。

5.4)Serial Old 收集器

Serial 收集器的老年代版本。

用途:JDK 1.5 以前和 Paraller Scavenge 搭配使用或者作为 CMS 收集器的后备方案。

5.5)Parallel Old 收集器

Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。

5.6)CMS 收集器(重点)

目标:获取最短停顿时间,STW 时间最短,注重用户体验,主要回收老年代,采用标记-清除算法,HotSpot 虚拟机中第一款并发收集器。

5.7)G1 收集器 (重点)

目标:注重最短停顿时间和吞吐量,实现可预测停顿时间,从整体上来看标记-整理算法,从局部上来看标记-复制算法,可以用于新生代,也可以用于老年代。JDK 9 及以后默认采用 G1 收集器。

6)建议了解

建议了解三色标记法、增量更新、原始快照这些知识,是 CMS 收集器 和 G1 收集器的重点,如何处理,错标,漏标,处理浮动垃圾等等知识。

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