大厂高频面试题之你不得不懂的GC垃圾回收

为什么要垃圾回收？
Java语⾔中⼀个显著的特点就是引⼊了垃圾回收机制，使c++程序员最头疼的内存管理的问题迎刃⽽解。由于有个垃圾回收机制，Java中的对象不再有“作⽤域”的概念，只有对象的引⽤才有“作⽤域”。垃圾回收可以有效的防⽌内存泄露，有效的使⽤空闲的内存

要回收就要判断该内存是否可以回收，因此首先要了解的是我们的判断对象是否存活的方法。

对象是否存活判断方法：
1.引用计数法：
堆中每个对象实例都有⼀个引⽤计数。当⼀个对象被创建时，且将该对象实例分配给⼀个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引⽤时，计数加1（a = b,则b引⽤的对象实例的计数器+1），但当⼀个对象实例的某个引⽤超过了⽣命周期或者被设置为⼀个新值时，对象实例的引⽤计数器减1。任何引⽤计数器为0的对象实例可以被当作垃圾收集。当⼀个对象实例被垃圾收集时，它引⽤的任何对象实例的引⽤计数器减1
优缺点
引⽤计数收集器可以很快的执⾏，交织在程序运⾏中。对程序需要不被⻓时间打断的实时环境⽐较有利。
⽆法检测出循环引⽤。如⽗对象有⼀个对⼦对象的引⽤，⼦对象反过来引⽤⽗对象。这样，他们的引⽤计数永远不可能为0.

2.可达性分析法
可达性分析算法的概念(⼜叫跟搜索法)
根搜索算法是从离散数学中的图论引⼊的，程序把所有的引⽤关系看作⼀张图，从⼀个节点GC ROOT开始，寻找对应的引⽤节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引⽤节点，当所有的引⽤节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引⽤到的节点，即⽆⽤的节点

java中可作为GC Root的对象有
虚拟机栈中引⽤的对象（本地变量表）
本地⽅法栈中引⽤的对象
⽅法区中静态属性引⽤的对象
⽅法区中常量引⽤的对象

讲解完判断是否应该回收，就改到如何回收的方法了

1.标记清除算法讲解

最基础的收集算法是“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如同它的名字⼀样，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
它的主要不⾜有两个：
⼀个是效率问题，标记和清除两个过程的效率都不⾼；
另⼀个是空间问题，标记清除之后会产⽣⼤量不连续的内存碎⽚，空间碎⽚太多可能会
导致以后在程序运⾏过程中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触发另⼀次垃圾收集动作

标记复制算法讲解
为甚么出现复制算法？
为了解决效率问题，⼀种称为“复制”（Copying）的收集算法出现了，它将可⽤内存按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⽤完了，就将还存活着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。这样使得每次都是对整个半区进⾏内存回收，内存分配时也就不⽤考虑内存碎⽚等复杂情况，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可，实现简单，运⾏⾼效现在的商业虚拟机都采⽤这种收集算法来回收新⽣代，研究表明，新⽣代中的对象 98%是“朝⽣夕死”的，所以并不需要按照 1:1 的⽐例来划分内存空间，⽽是将内存分为⼀块较⼤的 Eden 空间和两块较⼩的 Survivor 空间，每次使⽤ Eden 和其中⼀块 Survivor。 Survivor from 和Survivor to，内存⽐例 8：1：1当回收时，将 Eden 和 Survivor 中还存活着的对象⼀次性地复制到另外⼀块 Survivor 空间上，最后清理掉 Eden 和刚才⽤过的 Survivor 空间。HotSpot 虚拟机默认 Eden 和 Survivor 的⼤⼩⽐例是 8:1, 也就是每次新⽣代中可⽤内存空间为整个新⽣代容量的 90% (80%+10%），只有 10% 的内存会被“浪费”。当然，98%的对象可回收只是⼀般场景下的数据，我们没有办法保证每次回收都只有不多于 10%的对象存活，当 Survivor 空间不够⽤时，需要依赖其他内存（这⾥指⽼年代）进⾏分配担保（Handle Promotion）

标记整理算法讲解以及分代收集算法讲解

标记整理算法解决了什么问题
复制收集算法在对象存活率较⾼时就要进⾏较多的复制操作，效率将会变低。更关键的是，如果不想浪费 50%的空间，就需要有额外的空间进⾏分配担保，以应对被使⽤的内存中所有对象都 100%存活的极端情况，所以在⽼年代⼀般不能直接选⽤这种算法
标记-整理
根据⽼年代的特点，有⼈提出了另外⼀种“标记-整理（Mark- Compact）算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法⼀样，但后续步骤不是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
分代收集
⼀般把 Java 堆分为新⽣代和⽼年代，这样就可以根据各个年代的特点采⽤最适当的收集算法在新⽣代中，每次垃圾收集时都发现有⼤批对象死去，只有少量存活，那就选⽤复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。⽽⽼年代中因为对象存活率⾼、没有额外空间对它进⾏分配担保，就必须使⽤“标记-清理”或者“标记⼀整理”算法来进⾏回收

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