對象被判定爲垃圾的標準

沒有被其他對象引用

判定對象是否爲垃圾的算法

引用計數算法

判斷對象的引用數量

通過判斷對象的引用數量來決定對象是否可以被回收
每個對象實例都有一個引用計數器，被引用則+1，完成引用則-1
任何引用計數爲0的對象實例可以被當作垃圾收集

優點：

執行效率高，程序執行受影響較小

缺點：

無法檢測出循環引用的情況，導致內存泄漏
下列代碼就是循環引用對方對象

public class MyObject {
    public MyObject childNode;
}

public class ReferenceCounterProblem {
    public static void main(String[] args) {
        MyObject object1 = new MyObject();
        MyObject object2 = new MyObject();

        object1.childNode = object2;
        object2.childNode = object1;

    }

}

可達性分析算法

通過判斷對象的引用鏈是否可達來決定對象是否可以被回收

可以作爲GC Root的對象
- 虛擬機棧中引用的對象（棧幀中的本地變量表）
- 方法區中的常量引用的對象
- 方法區中的類靜態屬性引用的對象
- 本地方法棧中JNI（Native方法）的引用對象
- 活躍線程的引用對象

談談你瞭解的垃圾回收算法

標記 - 清除算法（Mark and Sweep）

標記：從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記
清除：對堆內存從頭到尾進行線性遍歷，回收不可達對象內存

標記 - 清除算法會產生不連續的內存碎片，即照成碎片化；在有新的較大對象進來時，無法找到連續的空間，只能被迫提前促發另一次垃圾清除操作。

複製算法

分爲對象面和空閒面
對象在對象面上創建
存活的對象被從對象面複製到空閒面
將對象面所有對象內存清除

其他

解決碎片化問題
順序分配內存，簡單高效
適用於對象存活率低的場景

標記 - 整理算法（Compacting）

標記：從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記
清除：移動所有存活的對象，且按照內存地址次序依次排列，然後將末端內存地址以後的內存全部回收

其他

避免內存的不連續性
不用設置兩塊內存互換
適用於存活率高的場景

分代收集算法（Generational Collector）

垃圾回收算法的組合拳
按照對象生命週期的不同劃分區域以採用不同的垃圾回收算法
目的：提高JVM的垃圾回收效率
jdk6，jdk7
jdk8+

老年代存活率高用標記清除或標記整理，年輕代存活率低用複製
分代收集的GC分類
- Minor GC 發生在年輕代中的垃圾收集動作，採用的時複製算法，執行頻率高；年輕代java對象出生的地方，java對象的申請內存以及存放都是在年輕代；java中大部分對象都不會長久存活，新生代是垃圾收集的頻繁區域。
  - Eden區滿了會促發Minor GC
- Full GC 發生在老年代，比Minor GC慢，但執行頻率低；
  - 老年代空間不足，（1.8之前的永久代不足），
  - CMS GC時出現promotion failed,concurrent mode failure，
  - Minor GC晉升到老年代的平均大小大於老年代的剩餘空間，
  - 調用System.gc()，只是提醒虛擬機回收一下對象，決定權取決於虛擬機
  - 使用RMI來進行RPC或管理的JDK應用，每小時執行一次Full GC
  - 以上這些都會促發Full GC

年輕代

年輕代：儘可能快速地收集掉那些生命週期短的對象
- Eden區：Eden區代表起源，對象剛被創建的出生地
- 兩個Survivor區：from區和to區（不確定區分哪個是from和to）

年輕代垃圾回收的過程演示
假定Eden區最多可以保存四個對象，每個Survivor區可以保存3個對象。

1、對象出生會擠滿Eden區，促發Minor GC；將存活對象放入from區

2、清理所有使用過的Eden區，將存活對象的年齡設置爲1

3、假設Eden區再次被填滿

4、促發Minor GC；將存活對象（Eden和S0的存活對象）放入from區。S1變成了from，S0變成了to。同時對這些對象年齡加1。

5、之後Eden和S0都會被清空

6、假設Eden區第三次被填滿，此時S1裏有一個對象時無用的。

7、存活對象將會被拷貝到S0中，並且對這些對象年齡加1。

8、S1和Eden再次被清空；週而復始，當對象的年齡達到15（參數-XX:MaxTenuringThreshold默認爲15），會被放入老年代；但是也不是絕對的，當出現一個新的很大的對象，Eden和S區都裝不下的時候，會被直接送入老年代

對象如何晉升到老年代

經歷一定Minor次數（15次）依然存活的對象
Survivor區中存放不下的對象
新生成的大對象（-XX:+PretenuerSizeThreshold）

常用調優參數

-XX:SurvivorRatio:Eden和Survivor的比值，默認8：1
-XX:NewRatio:老年代和年輕代內存大小的比例
-XX:MaxTenuringThreshold:對象從年輕代晉升到老年代經過GC的最大閾值

老年代

存放生命週期較長的對象

標記-清理算法
標記-整理算法

Stop-the-World

JVM由於要執行GC而停止了應用程序的執行
任何一種GC算法中都會發生
多數GC優化通過減少Stop-the-world發生的時間來提高程序性能

Safepoint

分析過程中對象引用關係不會發生變化的點
產生Safepoint的地方：方法調用；循環跳轉；異常跳轉等
安全點數量得適中

常見得垃圾收集器

JVM的運行模式

Server 服務端啓動較慢，啓動之後的長期運行中，程序運行快
Client 客戶端啓動較快，啓動之後的長期運行中，程序運行慢
執行java -version就可以查看運行模式

垃圾收集器之間的聯繫

圖中連線是表示兼容，可以一塊使用。

年輕代常見的垃圾收集器

Serial收集器（-XX:+UseSerialGC，複製算法）

單線程收集，進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程
簡單高效，Client模式下默認得年輕代收集器

可以在幾十~100毫秒收集一兩百兆的垃圾

ParNew收集器（-XX：+UseParNewGC，複製算法）

多線程收集，其餘的行爲、特點和Serial收集器一樣
單核執行效率不如Serial，在多核下執行纔有優勢

默認開啓的線程數與CPU數量相同

Parallel Scavenge收集器（-XX：+UseParallelGC，複製算法）

吞吐量=運行用戶代碼時間/（運行用戶代碼時間+垃圾收集時間）
比起關注用戶線程停頓時間，更關注系統的吞吐量
在多核下執行纔有優勢，Server模式下默認的年輕代收集器

在啓動中加入圖中的參數會把調優交給虛擬機去完成

老年代常見的垃圾收集器

Serial Old收集器（-XX：+UseSerialOldGC，標記-整理算法）

單線程收集，進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程
簡單高效，Client模式下默認的老年代收集器

Parallel Old收集器（-XX：+UseParallelOldGC，標記-整理算法）jdk6之後

多線程，吞吐量優先

CMS收集器（-XX：+UseConcMarkSweepGC，標記-清除算法）

初始標記：stop-the-world
併發標記：併發追溯標記，程序不會停頓
併發預清理：查找執行併發標記階段從年輕代晉升到老年代的對象
重新標記：暫停虛擬機，掃描CMS堆中的剩餘對象
併發清理：清理垃圾對象，程序不會停頓
併發重置：重置CMS收集器的數據結構

G1收集器（-XX：+UseG1GC，複製+標記-整理算法）

Garbage First收集器的優點：

並行和併發
分代收集
空間整合
可預測的停頓

其他

將整個Java堆內存劃分成多個大小相等的Region
年輕代和老年代不再物理隔離

GC相關的面試題

Object的finalize()方法的作用是否與C++的析構函數作用相同

與C++的析構函數不同，析構函數調用確定，而它的是不確定的
將未被引用的對象放置於F-Queue隊列
方法執行隨時可能會被終止
給予對象最後一次重生的機會

以下程序說明不建議使用finalize()方法

import java.lang.ref.ReferenceQueue;

public class Finalization {
    public static Finalization finalization;
    @Override
    protected void finalize(){
        System.out.println("Finalized");
        finalization = this;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Finalization f = new Finalization();
        System.out.println("First print: " + f);
        f = null;
        System.gc();
        try {// 休息一段時間，讓上面的垃圾回收線程執行完成
            Thread.currentThread().sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Second print: " + f);
        System.out.println(f.finalization);
    }
}

//不加try的運行結果
First print: com.kun.Finalization@677327b6
Finalized
Second print: null
null
//加try的運行結果
First print: com.kun.Finalization@677327b6
Finalized
Second print: null
com.kun.Finalization@677327b6

Java中的強引用、軟引用、弱引用、虛引用有什麼作用

強引用（Strong Reference）
- 最普遍的引用：Object obj=new Object()
- 拋出OutOfMemoryError終止程序也不會回收具有強引用的對象
- 通過將對象設置爲null來弱化引用，使其被回收
軟引用（Soft Reference）
- 對象處在有用但非必須的狀態
- 只有當內存空間不足時，GC會回收該引用的對象的內存
- 可以用來實現高速緩存

弱引用（Weak Reference）
- 非必須的對象，比軟引用更弱一些
- GC時會被回收
- 被回收的概率也不大，因爲GC線程優先級比較低
- 適用於引用偶爾被使用且不影響垃圾收集的對象

虛引用（Phantom Reference）
- 不會決定對象的生命週期
- 任何時候都可能被垃圾收集器回收
- 跟蹤對象被垃圾收集器回收的活動，起哨兵作用
- 必須和引用隊列ReferenceQueue聯合使用

類層次結構

引用隊列（ReferenceQueue）

無實際存儲結構，存儲邏輯依賴於內部節點之間的關係來表達
存儲關聯的且被GC的軟引用，弱引用以及虛引用

JAVA面試乾貨之Java底層GC