JVM 垃圾回收器结构化面试答题

📌 一、你们项目中使用了什么垃圾回收器？为什么？

答题结构：

1. 选择哪种垃圾回收器（GC）

   • 我们线上项目主要使用的是 G1 GC

   • 历史系统曾使用过 CMS GC

2. 为什么选择这个回收器？（场景驱动）

   场景	回收器	原因
   核心交易服务、高并发接口	G1 GC	停顿时间低、可预测、吞吐稳定
   报表导出、批处理系统	CMS GC	并发回收、老年代回收性能好
   容器化部署、大堆服务	ZGC/Shenandoah	超低延迟，适合8G+内存服务

3. 项目实战举例：

   我们在支付模块用 G1 替代 CMS，GC 停顿由 400ms 降至 60ms，提升了 TPS 峰值和稳定性。

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📌 二、CMS GC 的原理是什么？用了什么算法？

答题结构：

1. 基本介绍：

   • CMS（Concurrent Mark Sweep）是一种 老年代回收器

   • 采用 标记-清除算法，追求最小化 STW 停顿时间

2. 工作流程分为 4 步：

   阶段	是否 STW	描述
   初始标记	是	标记 GC Roots 的直接引用对象
   并发标记	否	多线程并发标记可达对象
   重新标记	是	修复并发标记期间的变化
   并发清除	否	回收不可达对象，不移动对象

3. 优点与缺点：

   • ✅ 优点：响应时间低，适合对延迟敏感场景

   • ❌ 缺点：内存碎片、并发失败会触发 Full GC，造成长时间 STW（ConcurrentModeFailure）

4. 项目实战举例：

   我们曾在订单系统中使用 CMS，但出现碎片和并发失败问题，最终切换到 G1 解决。

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📌 三、老年代都有哪些回收器？用了什么算法？

回收器	所属年代	回收算法	特点说明
Serial Old	老年代	标记-整理	单线程，适用于客户端或小堆
Parallel Old	老年代	标记-整理	吞吐量优先，多线程 Full GC
CMS	老年代	标记-清除	并发回收、低延迟、可能碎片
G1 GC	新+老通用	Region + 并发复制	分区管理堆，停顿可控
ZGC / Shenandoah	通用	并发回收 + 增量更新	超低延迟，适合大内存高实时场景（Java 11+）

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📌 四、G1 GC 与 CMS 的对比？

维度	G1 GC	CMS GC
回收算法	Region + 并发复制	标记-清除
停顿控制	✅ 停顿可预测（PauseMillis）	❌ 不可控
内存整理	自动整理碎片	无整理，可能出现碎片
并发能力	多阶段并发	并发标记+清除，其他需 STW
弃用状态	默认垃圾回收器（Java 9+）	Java 14 起已弃用

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📌 五、GC 调优和分析怎么做？

实操建议：

• 开启 GC 日志

  -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:/var/log/gc.log

• 工具分析：

  • jstat / jvisualvm

  • GCViewer / GCeasy

  • Prometheus + Grafana 监控 GC 次数、时间、堆使用率

调优参数示例：

# G1 GC 优化
-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=45

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📌 六、项目场景中的典型 GC 优化策略（面试可说服力更强）

场景	采取优化措施
多服务部署在容器中，堆大小不一致	加 -XX:+UseContainerSupport 让 JVM 识别 cgroup 限制
CMS 出现 OOM	调整 CMSInitiatingOccupancyFraction=70 或切换 G1
高并发业务交易 TPS 突增	使用 G1 + 限制新生代比例 + 降低 PauseMillis
数据导出、异步服务	使用 Parallel GC 或 CMS 优化吞吐

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✅ 面试小结口播建议（带结构）：

“我们线上核心服务使用的是 G1 GC，结合业务延迟需求，通过 PauseMillis 进行停顿控制。之前也使用过 CMS，但出现碎片和 FullGC 风险，因此替换。GC 日志我们通过 Grafana 可视化分析，一旦发现 GC 时间异常，就会结合 jstat 和 heap dump 工具排查内存热点，整体稳定性良好。”