面试笔记——GC的学习记录_routine无法通过主routine-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Routine_limon/article/details/97686671

jvm回收对象的两大经典算法：引用计数法，可达性分析算法。

引用计数法：

实现方式：给对象添加一个引用计数器，每当某一对象对他进行引用时，该数加一，引用失效则减一。当引用数为0时，该对象为一个失效的辣鸡对象。可被gc进行垃圾回收。

但是这种简单的算法，并未在当前的jvm中采用，原因是他不能够解决对象之间循环引用这一问题。

对象循环引用：假设有A何B两个对象，他们之间相互引用，类似A对象中有一个属性B，B对象友有一个属性A，由于他们之间的相互引用，他们的引用数都不为0，从而无法被GC所识别。

可达性分析算法：

通过判断对象的引用链是否可达GC Root来决定是否可以被回收。可达性分析算法是从离散数学中的图论引出的。程序把所有的引用关系看作一张图，通过一系列的名为GC Roots的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索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（就是从 GC Roots 到这个对象不可达）时，则证明此对象是不可用的。
如图：
在这里插入图片描述 java中可作为GC Root的对象有：

1.虚拟机栈中引用的对象（本地变量表）
2.方法区中静态属性引用的对象
3. 方法区中常量引用的对象
4.本地方法栈中引用的对象（Native对象）

jvm会在何时进行回收呢？

1会在cpu空闲的时候自动进行回收
2在堆内存存储满了之后
3主动调用System.gc()后尝试进行回收

回收算法：

标记-清除算法，复制算法，标记-整理算法，分代收集算法。

标记-清除算法：

采用从跟集合进行扫描，对存活对象进行标记，标记完毕后，在扫描整个空间中未被标记的对象，进行回收。标记-清除算法不需要进行对象的移动，并且仅对不存活的对象进行处理，在存活对象比较多的情况下，极为高效，但由于直接回收失活对象，不整理，会造成大量的内存碎片，若此时需要对一个较大的对象进行分配内存时，可能导致内存空间不足。
示意图：
在这里插入图片描述
标记-清理算法：

采用与标记-清除算法一样的方式进行对象的标记，但不同之处在于，该算法在清理后会对内存空间进行整理。会将所有的存活对象往左端空闲空间移动，并更新对应的指针。该算法因为既要清理对象，又进行了对象的移动，因此成本很高，但是解决了空间碎片问题。一般在实现中增加了句柄和句柄表。
示意图：
在这里插入图片描述
复制算法：

该算法的提出是为了克服句柄的开销和解决堆碎片的垃圾回收。该算法开始把堆分为一个对象面和多个空闲面，程序从对象面为对象分配空间，当对象面满了，基于复制算法的垃圾收集就从根集合中扫描活动对象，并将每个活动对象复制到空闲面。这样空闲面和对象面进行角色互换。程序会在新的对象面中继续分配内存。
示意图：
在这里插入图片描述
分代算法：

分代算法实际上并不算是一种算法，是一种回收策略，基于这样一个事实：不同的对象的生命周期不一样。因此不同生命周期的对象采用不同的回收算法，提高回收效率。
在这里插入图片描述
年轻代（Young Generation）

1.所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。年轻代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象。

2.新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个survivor(survivor0,survivor1)区。一个Eden区，两个 Survivor区(一般而言)。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区，然后清空eden区，当这个survivor0区也存放满了时，则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区，然后清空eden和这个survivor0区，此时survivor0区是空的，然后将survivor0区和survivor1区交换，即保持survivor1区为空，如此往复。

3.当survivor1区不足以存放 eden和survivor0的存活对象时，就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC，也就是新生代、老年代都进行回收

4.新生代发生的GC也叫做Minor GC，MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)

年老代（Old Generation）

1.在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。

2.内存比新生代也大很多(大概比例是1:2)，当老年代内存满时触发Major GC即Full GC，Full GC发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率标记高。

持久代（Permanent Generation）

用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，但是有些应用可能动态生成或者调用一些class，例如Hibernate 等，在这种时候需要设置一个比较大的持久代空间来存放这些运行过程中新增的类。

GC：

新生代收集器种类：Serial、PraNew、Parallel Scavenge
老年代收集器种类：Serial Old、Parallel Old、CMS

Serial收集器（复制算法)

新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效。

Serial Old收集器(标记-整理算法)

老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本。

ParNew收集器(停止-复制算法)

新生代收集器，可以认为是Serial收集器的多线程版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现。

Parallel Scavenge收集器(停止-复制算法)

并行收集器，追求高吞吐量，高效利用CPU。吞吐量一般为99%，吞吐量= 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)。适合后台应用等对交互相应要求不高的场景。

Parallel Old收集器(停止-复制算法)

Parallel Scavenge收集器的老年代版本，并行收集器，吞吐量优先

CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清理算法）

高并发、低停顿，追求最短GC回收停顿时间，cpu占用比较高，响应时间快，停顿时间短，多核cpu 追求高响应时间的选择

GC执行机制：

由于对象进行了分代处理，因此垃圾回收区域、时间也不一样。GC有两种类型：Scavenge GC和Full GC。

Scavenge GC

一般情况下，当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Scavenge GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

Full GC

对整个堆进行整理，包括Young、Tenured和Perm。Full GC因为需要对整个堆进行回收，所以比Scavenge GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节。有如下原因可能导致Full GC：

1.年老代（Tenured）被写满

2.持久代（Perm）被写满

3.System.gc()被显示调用

4.上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

Java有了GC同样会出现内存泄漏问题：

1.静态集合类像HashMap、Vector等的使用最容易出现内存泄露，这些静态变量的生命周期和应用程序一致，所有的对象Object也不能被释放，因为他们也将一直被Vector等应用着。


Static Vector v = new Vector(); 
for (int i = 1; i<100; i++) 
{ 
    Object o = new Object(); 
    v.add(o); 
    o = null; 
}

在这个例子中，代码栈中存在Vector 对象的引用 v 和 Object 对象的引用 o 。在 For 循环中，我们不断的生成新的对象，然后将其添加到 Vector 对象中，之后将 o 引用置空。问题是当 o 引用被置空后，如果发生 GC，我们创建的 Object 对象是否能够被 GC 回收呢？答案是否定的。因为， GC 在跟踪代码栈中的引用时，会发现 v 引用，而继续往下跟踪，就会发现 v 引用指向的内存空间中又存在指向 Object 对象的引用。也就是说尽管o 引用已经被置空，但是 Object 对象仍然存在其他的引用，是可以被访问到的，所以 GC 无法将其释放掉。如果在此循环之后， Object 对象对程序已经没有任何作用，那么我们就认为此 Java 程序发生了内存泄漏。

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。

GC的两个重要方法：

（1）System.gc()方法

使用System.gc()可以不管JVM使用的是哪一种垃圾回收的算法，都可以请求Java的垃圾回收。

在命令行中有一个参数-verbosegc可以查看Java使用的堆内存的情况，由于这种方法会影响系统性能，不推荐使用。

（2）finalize()方法

在JVM垃圾回收器收集一个对象之前，一般要求程序调用适当的方法释放资源，但在没有明确释放资源的情况下，Java提供了缺省机制来终止该对象心释放资源，这个方法就是finalize（）。

它的原型为：protected void finalize() throws Throwable

在finalize()方法返回之后，对象消失，垃圾收集开始执行。之所以要使用finalize()，是存在着垃圾回收器不能处理的特殊情况。

GC使用与性能优化管理：

(1)不要显式调用System.gc()。此函数建议JVM进行主GC,虽然只是建议而非一定,但很多情况下它会触发主GC,从而增加主GC的频率,也即增加了间歇性停顿的次数。大大的影响系统性能。

(2)尽量减少临时对象的使用。临时对象在跳出函数调用后,会成为垃圾,少用临时变量就相当于减少了垃圾的产生,从而延长了出现上述第二个触发条件出现的时间,减少了主GC的机会。

(3)对象不用时最好显式置为Null。一般而言,为Null的对象都会被作为垃圾处理,所以将不用的对象显式地设为Null,有利于GC收集器判定垃圾,从而提高了GC的效率。

(4)尽量使用StringBuffer,而不用String来累加字符串。由于String是固定长的字符串对象,累加String对象时,并非在一个String对象中扩增,而是重新创建新的String对象,如Str5=Str1+Str2+Str3+Str4,这条语句执行过程中会产生多个垃圾对象,因为对次作“+”操作时都必须创建新的String对象,但这些过渡对象对系统来说是没有实际意义的,只会增加更多的垃圾。避免这种情况可以改用StringBuffer来累加字符串,因StringBuffer是可变长的,它在原有基础上进行扩增,不会产生中间对象。

(5)能用基本类型如Int,Long,就不用Integer,Long对象。基本类型变量占用的内存资源比相应对象占用的少得多,如果没有必要,最好使用基本变量。

(6)尽量少用静态对象变量。静态变量属于全局变量,不会被GC回收,它们会一直占用内存。

(7)注意分散对象创建或删除的时间。集中在短时间内大量创建新对象,特别是大对象,会导致突然需要大量内存,JVM在面临这种情况时,只能进行主GC,以回收内存或整合内存碎片,从而增加主GC的频率。集中删除对象,道理也是一样的