1.Java垃圾回收機制
對象被判斷為垃圾的標准：沒有被其他對象引用
2.判斷對象是否可被回收
（1）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
- 任何引用計數為0的對象實例可以被當作垃圾回收
優點：執行效率高，程序執行受影響較小
缺點：無法檢測出循壞引用的情況，導致內存泄露
（2）可達性分析算法（引自離線數學的圖論）
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
可不可達判斷：如果從一個對象沒有到達根對象的路徑，或者說從根對象開始無法引用到該對象，該對象就是不可達的，具體看下圖。
什么可以作為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
- 本地方法中JNI（Native方法）的引用對象
- 活躍線程的引用對象
3.垃圾回收算法
（1）標記-清除算法
- 標記：從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記（可達性算法）
- 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
缺點：碎片化
可以從上圖看出，空白的就是被回收的，會產生碎片
（2）復制算法
分為對象面和空閑面
原理：對象在對象面上創建，存活的對象被從對象面復制到空閑面，將對象面所有對象內存清除
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
（3）標記-整理算法
在標記清除算法的基礎上，解決了內存碎片化問題
- 標記：從根集合進行掃描，對存活的對象進行標記（可達性算法）
- 清除：移動所有存活的對象，且按照內存地址次序依次排列，然后將末端內存地址以后的內存全部回收
好處：
- 避免內存的不連續行
- 不用設置兩塊內存互換
- 適用於存活率高的場景
（4）分代收集算法
- 垃圾回收算法的組合拳
- 按照對象生命周期的不同划分區域以采用不同的垃圾回收算法
目的：提高jvm執行效率
jdk6，jdk7
jdk8及其以后的版本，永久代被去掉了
GC的分類
- Minor GC（新生代GC）
- Full GC（老年代GC）
1）年輕代
盡可能快速地收集掉那些生命周期短的對象
- Eden區
- 兩個Survivor區
年輕代垃圾回收的過程演示
存活對象被復制到S0，年齡+1，Eden區清空，如下圖
如果Eden區又有對象，則把所有東西復制到S1，年齡+1，其他區東西清除，S1變為from區，S0變為to區
對象如何晉升到老年代
- 經歷一定Minor次數依然存活的對象
- Survivor區中存放不下的對象
- 新生成的大對象（-XX:+PretenuerSizeThreshold）
常用的調優參數
- -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生代經過GC次數的最大閾值
2）老年代
存放生命周期較長的對象
常用的算法：
- 標記-清理算法
- 標記-整理算法
觸發Full GC的條件
- 老年代空間不足
- 永久代空間不足
- 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余空間
- 調用System.gc()
- 使用RMI來進行RPC或管理的JDK應用，每小時執行1次Full GC
4.垃圾收集器
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（安全點）
- 分析過程中對象引用關系不會發生變化的點
- 產生Safepoint的地方：方法調用；循環判斷；異常跳轉等
- 安全點數量得適中
jVM的運行模式
- Server（啟動慢，但運行快，采用重量級虛擬機）
- Client（啟動快，采用輕量級虛擬機）
垃圾收集器之間的聯系
（1）年輕代常見垃圾收集器
1）Serial收集器（-XX:+UseSerialGC,復制算法）
JAVA虛擬機中最基本，歷史最悠久的收集器，在jdk1.3.1之前是年輕代收集器的唯一選擇。
- 單線程收集，指的是進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程
- 簡單高效，Client模式下默認的年輕代收集器
2）ParNew收集器（-XX:+UseParNewGC,復制算法）
- 多線程收集，其余的行為、特點和Serial收集器一樣
- 單核執行效率不如Serial，在多核下執行才有優勢
3）Parallel Scavenge收集器（-XX:+UseParallelGC,復制算法）
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（適用在后台運算，不需要太多交互的情況）
- 在多核下執行才有優勢，Server模式下默認的年輕代收集器
（2）老年代常見垃圾收集器
1）Serial Old收集器（-XX:+UseSerialOldGC,標記-整理算法）
- 單線程收集，指的是進行垃圾收集時，必須暫停所有工作線程
- 簡單高效，Client模式下默認的年輕代收集器
2）Parallel Old收集器（-XX:+UseParallelOldGC,標記-整理算法）
- 多線程，吞吐量優先
3）CMS收集器（-XX:+UseConcMarkSweepGC,標記-清除算法）
- 初始標記：stop-the-world
- 並發標記：並發追溯標記，程序不會停頓
- 預清理：查找執行並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堆中的剩余對象
- 並發清理：清理垃圾對象，程序不會停頓
- 並發重置：重置CMS收集器的數據結構
4）G1（Garbage First）收集器（-XX:+UseG1GC，復制+標記-整理算法）
- 將整個Java堆內存划分成多個大小相等的Region
- 年輕代和老年代不再物理隔離
特點
- 並發和並行
- 分代收集
- 空間整合
- 可預測的停頓
5.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（當垃圾回收器宣布一個對象死亡，至少需要經過兩個階段，1.當對象進行可達性分析時發現沒有和GC ROOTS相連接就會被第一次標記；2.判斷對象是否覆蓋finalize()，如果覆蓋，並且未被引用過這個方法的對象就會被放在F-Queue中，最后由JVM執行該方法）
- 方法執行隨時可能會被終（優先級低）
強引用（Strong Reference）
- 最普遍的引用：Object object = new Object()
- 拋出OutOfMemoryError終止程序也不會回收具有強引用的對象
- 通過將對象設置為null來弱化引用，使其被回收
軟引用（Soft Reference）
- 對象出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，因為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（PhantomReference）
- 不會決定對象的生命周期
- 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
String str = new Sring("abc"); // 強引用 SoftReference<String> sr = new SoftReference<String>(str); // 軟引用 WeakReference<String> sr = new WeakReference<String>(str); // 弱引用 ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue(); PhantomReference ref = new PhantomReference(str,queue); // 虛引用
四種引用比較
引用級別：強引用>軟引用>弱引用>虛引用
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系來表達
- 存儲關聯的且被GC的軟引用，弱引用以及虛引用