Java虚拟机学习笔记整理，公司初级程序员Java面试题-优快云博客

根据《Java内存区域模型、对象创建过程、常见OOM》中介绍的java内存模型，其中，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈3个区域随线程而生，随线程而灭；栈中的栈帧随着方法的进入和退出有条不紊地执行着出栈和入栈操作。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，因此这几个区域的内存分配和回收都具备确定性，故这几个区域就不需要过多考虑回收的问题，因为方法结束或者线程结束时，内存自然就跟着回收了。

对于java堆和方法区则不一样，java堆是存放实例对象的地方，我们只有在程序运行期间才能知道会创建哪些对象，这部分内存的分配和回收是动态的，因此，垃圾收集器所关注的就是这一部分。

对于方法区（或者说HotSpot虚拟机中的永久代），垃圾回收主要是回收这两部分内容：废弃常量和无用的类。对于废弃常量，主要是判断当前系统中有没有对象引用这个常量；对于无用类则比较严格，需要满足下面三个条件：

（1）该类的所有实例都已经被回收，即堆中不存在该类任何势力；

（2）加载该类的ClassLoader已经被回收；

（3）对类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法再任何地方通过反射访问该类的方法；

满足了上面三个条件也仅仅是“可以”进行回收了，还要根据HotSpot的一些配置参数综合考虑。

什么时候回收？

垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”，对于这些已经“死去”的对象我们需要进行回收。判断对象是否存活的算法：

（1）引用计数算法

算法过程如下：【给对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1；当引用失效时，计数器值就减1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能再被使用的】。

引用计数算法实现简单，判定效率也很高，大部分情况下是一个不错的算法。但有一个比较重要的缺点：很难解决对象之间相互循环引用的问题。比如：j假设变量objA、objB为某个类的对象实例，objA中持有一个指向objB的成员，此时objB的引用计数为1；在objB中持有一个指向objA的成员，此时objA的引用计数值也为1；此时，即使把objA、objB都置为null，此时两个对象都不能被回收，因为这两个对象虽然为null了，但是它们的引用计数值都还为1。

（2）可达性分析算法

目前主流的虚拟机，如java默认虚拟机HotSpot就是用的这种方式。算法基本思路为：【通过一系列的称为“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时（或者说从GC Roots到这个对象不可达），则证明此对象是不可用的】。

可作为GC Roots的对象包括：

1）虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象；

2）方法区中类静态static属性引用的对象；

3）方法区中常量final引用的对象；

4）本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象；

需要注意的是，即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历两次标记过程：如果对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链，那它将会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法，或者finalize()方法已经被虚拟机调用过（也就是说对象的finalize()方法只能被调用一次），虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”。

如果这个对象被判定为有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放置在一个叫做F-Queue的队列中，并在稍后由一个由虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行它（即去执行对象的finalize()方法，这里所谓的“执行”是值虚拟机会触发这个方法，但并不承若会等待它运行结束，主要是为了防止对象的finalize方法执行缓慢或发生死循环，导致其他对象不能被执行的，从而引起内存回收系统崩溃）。

finalize()方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模的标记，如果对象要在finalize()中成功拯救自己——只需要重新与引用链上的任何一个对象建立关联即可，譬如把自己（this）赋值给某个类变量或者对象的成员变量，那在第二次标记时它将被移除出“即将回收”的集合；如果对象这时候还没有逃脱，那基本上它就真的被回收了。

因此对于不可达对象判定真正死亡的过程小结如下：（1）GC进行第一次标记并进行一次筛选（筛选那些覆盖了finalize方法并且finalize方法是第一次调用的对象）；–> （2）另一个低优先级的线程去调用那些被筛选出来的对象的finalize方法；–> （3）GC进行第二次标记，如果在前一步中那些筛选出来的对象没有在finalize拯救自己，此时，那些未被筛选到的和这些这些筛选到的但是没有拯救自己的对象都将会回收。

2、垃圾回收算法

======================================================================

2.1 标记-清除

是最基础的一种收集算法。分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。标记过程就是上面可达性分析算法中所讲的二次标记过程。标记-清除算法的执行过程如下图所示：

回收前状态：

回收后状态：

需要zi料+ 绿色徽【vip1024b】

缺点：

（1）效率问题：标记和清除的两个过程效率都不高；

（2）空间问题：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，空间碎片太多可能会导致以后需要分配较大对象时，无法找到足够的连续内存而不得不提前出发另一次垃圾收集动作；

2.2 复制算法

为了解决上面算法的效率问题，复制算法出现。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存使用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

复制算法的优点：

（1）每次都是对整个半区进行内存回收，实现简单、运行也高效；

（2）在那块使用内存上进行内存分配时，不用考虑内存碎片的问题，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可；

缺点：

将内存缩小为原来的一半，代价较高。

复制算法的执行过程如下：

回收前的状态：

回收后的状态：

按照新生代的特点，新生代中的对象98%是“朝生夕死”的，因此，可以改进上面的复制算法，目前商业虚拟机正是用这种改进的收集算法来回收新生代。

改进的收集算法：

根据新生代的特点，我们并不需要按照1:1的比例来划分内存空间，而是将内存划分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间，最后清理掉Eden和刚才用过的Survivor空间，清理完成后，刚刚被清理的Eden和另一块在回收时放入存活对象的Survivor空间作为使用内存，刚被清理的Survivor作为保留空间，以便后面用来回收之用。

这种改进的收集算法也有一个问题，就是在回收时，那块空的Survivor空间能否放得下Eden和使用的Survivor空间中还存活的对象，如果Survivor空间不够存放上一次新生代收集下来的存活对象，此时就需要向老年代“借”内存，那些剩余未放下的对象就通过分配担保机制进入老年代。

2.3 标记-整理算法

复制算法如果在对象存活率较高时，就需要进行较多次的复制操作，效率也会变低。而对于老年代中的对象，一般存活率都较高，因此需要选用其他收集算法：标记 - 整理算法。标记过程仍然与“标记-清除”算法中一样，但是在标记完成后并不直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。算法示意图如下：

回收前状态;

回收后状态：

总结

阿里伤透我心，疯狂复习刷题，终于喜提offer 哈哈~好啦，不闲扯了

1、JAVA面试核心知识整理（PDF）：包含JVM，JAVA集合，JAVA多线程并发，JAVA基础，Spring原理，微服务，Netty与RPC，网络，日志，Zookeeper，Kafka，RabbitMQ，Hbase，MongoDB，Cassandra，设计模式，负载均衡，数据库，一致性哈希，JAVA算法，数据结构，加密算法，分布式缓存，Hadoop，Spark，Storm，YARN，机器学习，云计算共30个章节。