JVM GC 面试答题详细说明

1. 为什么用 CMS？

• 核心目的：CMS（Concurrent Mark Sweep）是为了降低 Full GC 停顿时间 设计的垃圾收集器。

• 特点：

  • CMS 在执行老年代 GC 时采用 并发标记、并发清理，最大程度减少应用暂停时间（“Stop The World”）

  • 适合对响应时间要求高、在线业务（比如电商、支付、实时交易）

  • 对延迟敏感，不能接受长时间的卡顿

• 举例：
  在电商秒杀场景，如果 Full GC 造成 1~2 秒的停顿，会导致大量请求超时，用户体验极差，因此采用 CMS 保证老年代回收的停顿尽可能短。

• 注意点：
  CMS 会产生一定的 CPU 资源开销，因为回收是并发执行。

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2. CMS 触发点？

• CMS 的老年代回收触发条件通常是：

  • 老年代内存使用率达到一定阈值（默认 70% 左右，参数 CMSInitiatingOccupancyFraction 控制）

  • 达到阈值时，CMS 会启动 并发标记 阶段，标记存活对象并进行清理

  • 该参数调节决定了 GC 的提前启动时机，过早启动会增加 GC 频率，过晚启动可能导致空间不足

• 触发点的合理设置，关系到 Full GC 的频率和响应时间的平衡。

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3. CMS 会触发 Full GC 的情况？

• CMS 触发 Full GC 通常是因为 CMS 回收失败，主要原因包括：

  1. 内存碎片严重：CMS 是标记清理，没有压缩功能，碎片导致无法连续分配内存。

  2. 晋升失败：新生代对象晋升到老年代时，如果老年代没有足够连续空间，也会触发 Full GC。

  3. 并发标记期间堆空间不足，CMS 无法完成清理。

  4. 显式调用 System.gc()，如果没禁用，会导致 Full GC。

• Full GC 停顿时间长，会影响业务响应性能，因此需要避免。

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4. 了解 G1 吗？优势？

• G1（Garbage First）简介：

  • 设计为替代 CMS，适用于堆大（10GB+）的应用。

  • 将堆分割成多个独立的 Region（区域），同时管理新生代和老年代内存。

  • 采用混合收集方式，可部分收集老年代，降低碎片，避免长时间 Full GC。

• 优势：

  • 减少内存碎片，避免 CMS 的碎片问题。

  • 支持停顿时间预测，可以设定期望的最大停顿时间（比如 200ms），G1 会根据目标调整回收行为。

  • 并发与并行结合，回收效率更高，停顿时间更可控。

  • 对大堆应用友好，适合现代互联网大型业务系统。

• 业务价值：

  • 对在线交易、电商、社交平台等长时间稳定运行、响应敏感的系统非常适合。

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5. 内存担保是什么？

• 内存担保机制是 JVM 保证 新生代对象晋升到老年代前，老年代有足够空间 的策略。

• 当新生代 Minor GC 时，存活对象需要晋升到老年代，如果老年代空间不足，JVM 会触发 Full GC 尝试释放空间。

• 这是为了避免晋升失败导致的内存溢出（OOM）。

• 如果担保失败（老年代空间不够，且 Full GC 仍然没回收足够空间），就会直接抛出 OutOfMemoryError。

• 业务影响：

  • 经常触发内存担保失败说明内存分配策略不合理，可能导致 Full GC 频繁或者 OOM，影响业务稳定。

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6. 业务中 GC 问题与解决？

• 业务场景举例：
  在高并发电商秒杀中，发现系统响应变慢，经监控定位到 GC 停顿时间长，Full GC 频繁。

• 问题原因分析：

  • 新生代对象产生速度快，导致频繁 Minor GC。

  • 老年代回收不及时，碎片严重导致晋升失败。

  • CMS 参数未调优，GC 启动过晚，Full GC 频繁。

• 解决方案：

  1. 调节堆内存大小，增大内存减少晋升压力。

  2. 优化 CMS 参数，如提前启动阈值 CMSInitiatingOccupancyFraction 设置为 65%-70%。

  3. 切换到 G1 GC，利用其区域回收和停顿控制优势。

  4. 代码优化，减少短生命周期对象，降低内存分配压力。

  5. 异步处理耗时业务，降低高峰期内存压力。

  6. 监控和报警，及时发现 GC 异常，避免影响业务。

• 效果：
  GC 停顿时间减少，Full GC 频率下降，系统响应更加稳定。