面試官：我還記得上次你講到JVM內存結構（運行時數據區域）提到了「堆」，然后你說是分了幾塊區域嘛
面試官：當時感覺再講下去那我可能就得加班了
面試官：今天有點空了，繼續聊聊「堆」那塊吧
候選者：嗯，前面提到了堆分了「新生代」和「老年代」，「新生代」又分為「Eden」和「Survivor」區，「survivor」區又分為「From Survivor」和「To Survivor」區
候選者：說到這里，我就想聊聊Java的垃圾回收機制了
面試官：那你開始你的表演吧
候選者：我們使用Java的時候，會創建很多對象，但我們未曾「手動」將這些對象進行清除
候選者：而如果用C/C++語言的時候，用完是需要自己free(釋放)掉的
候選者：那為什么在寫Java的時候不用我們自己手動釋放"垃圾"呢？原因很簡單，JVM幫我們做了（自動回收垃圾）
面試官：嗯...
候選者：我個人對垃圾的定義：只要對象不再被使用了，那我們就認為該對象就是垃圾，對象所占用的空間就可以被回收
面試官：那是怎么判斷對象不再被使用的呢？
候選者：常用的算法有兩個「引用計數法」和「可達性分析法」
候選者：引用計數法思路很簡單：當對象被引用則+1，但對象引用失敗則-1。當計數器為0時，說明對象不再被引用，可以被可回收
候選者：引用計數法最明顯的缺點就是：如果對象存在循環依賴，那就無法定位該對象是否應該被回收（A依賴B，B依賴A）
面試官：嗯...
候選者：另一種就是可達性分析法：它從「GC Roots」開始向下搜索，當對象到「GC Roots」都沒有任何引用相連時，說明對象是不可用的，可以被回收
候選者：「GC Roots」是一組必須「活躍」的引用。從「GC Root」出發，程序通過直接引用或者間接引用，能夠找到可能正在被使用的對象
面試官：還是不太懂，那「GC Roots」一般是什么？你說它是一組活躍的引用，能不能舉個例子，太抽象了。
候選者：比如我們上次不是聊到JVM內存結構中的虛擬機棧嗎，虛擬機棧里不是有棧幀嗎，棧幀不是有局部變量嗎？局部變量不就存儲着引用嘛。
候選者：那如果棧幀位於虛擬機棧的棧頂，是不是就可以說明這個棧幀是活躍的（換言之，是線程正在被調用的）
候選者：既然是線程正在調用的，那棧幀里的指向「堆」的對象引用，是不是一定是「活躍」的引用？
候選者：所以，當前活躍的棧幀指向堆里的對象引用就可以是「GC Roots」
面試官：嗯...
候選者：當然了，能作為「GC Roots」也不單單只有上面那一小塊
候選者：比如類的靜態變量引用是「GC Roots」，被「Java本地方法」所引用的對象也是「GC Roots」等等...
候選者：回到理解的重點：「GC Roots」是一組必須「活躍」的「引用」，只要跟「GC Roots」沒有直接或者間接引用相連，那就是垃圾
候選者：JVM用的就是「可達性分析算法」來判斷對象是否垃圾
面試官：懂了
候選者：垃圾回收的第一步就是「標記」，標記哪些沒有被「GC Roots」引用的對象
候選者：標記完之后，我們就可以選擇直接「清除」，只要不被「GC Roots」關聯的，都可以干掉
候選者：過程非常簡單粗暴，但也存在很明顯的問題
候選者：直接清除會有「內存碎片」的問題：可能我有10M的空余內存，但程序申請9M內存空間卻申請不下來（10M的內存空間是垃圾清除后的，不連續的）
候選者：那解決「內存碎片」的問題也比較簡單粗暴，「標記」完，不直接「清除」。
候選者：我把「標記」存活的對象「復制」到另一塊空間，復制完了之后，直接把原有的整塊空間給干掉！這樣就沒有內存碎片的問題了
候選者：這種做法缺點又很明顯：內存利用率低，得有一塊新的區域給我復制(移動)過去
面試官：嗯...
候選者：還有一種「折中」的辦法，我未必要有一塊「大的完整空間」才能解決內存碎片的問題，我只要能在「當前區域」內進行移動
候選者：把存活的對象移到一邊，把垃圾移到一邊，那再將垃圾一起刪除掉，不就沒有內存碎片了嘛
候選者：這種專業的術語就叫做「整理」
候選者：扯了這么久，我們把思維再次回到「堆」中吧
候選者：經過研究表明：大部分對象的生命周期都很短，而只有少部分對象可能會存活很長時間
候選者：又由於「垃圾回收」是會導致「stop the world」（應用停止訪問）
候選者：理解「stop the world」應該很簡單吧：回收垃圾的時候，程序是有短暫的時間不能正常繼續運作啊。不然JVM在回收的時候，用戶線程還繼續分配修改引用，JVM怎么搞（：
候選者：為了使「stop the world」持續的時間盡可能短以及提高並發式GC所能應付的內存分配速率
候選者：在很多的垃圾收集器上都會在「物理」或者「邏輯」上，把這兩類對象進行區分，死得快的對象所占的區域叫做「年輕代」，活得久的對象所占的區域叫做「老年代」
候選者：但也不是所有的「垃圾收集器」都會有，只不過我們現在線上用的可能都是JDK8，JDK8及以下所使用到的垃圾收集器都是有「分代」概念的。
候選者：所以，你可以看到我的「堆」是畫了「年輕代」和「老年代」
候選者：要值得注意的是，高版本所使用的垃圾收集器的ZGC是沒有分代的概念的（：
候選者：只不過我為了好說明現狀，ZGC的話有空我們再聊
面試官：嗯...好吧
候選者：在前面更前面提到了垃圾回收的過程，其實就對應着幾種「垃圾回收算法」，分別是：
候選者：標記清除算法、標記復制算法和標記整理算法【「標記」「清除」「復制」「整理」】
候選者：經過上面的鋪墊之后，這幾種算法應該還是比較好理解的
候選者：「分代」和「垃圾回收算法」都搞明白了之后，我們就可以看下在JDK8生產環境及以下常見的垃圾回收器了
候選者：「年輕代」的垃圾收集器有：Seria、Parallel Scavenge、ParNew
候選者：「老年代」的垃圾收集器有：Serial Old、Parallel Old、CMS
候選者：看着垃圾收集器有很多，其實還是非常好理解的。Serial是單線程的，Parallel是多線程
候選者：這些垃圾收集器實際上就是「實現了」垃圾回收算法（標記復制、標記整理以及標記清除算法）
候選者：CMS是「JDK8之前」是比較新的垃圾收集器，它的特點是能夠盡可能減少「stop the world」時間。在垃圾回收時讓用戶線程和 GC 線程能夠並發執行！
候選者：又可以發現的是，「年輕代」的垃圾收集器使用的都是「標記復制算法」
候選者：所以在「堆內存」划分中，將年輕代划分出Survivor區（Survivor From 和Survivor To），目的就是為了有一塊完整的內存空間供垃圾回收器進行拷貝(移動)
候選者：而新的對象則放入Eden區
候選者：我下面重新畫下「堆內存」的圖，因為它們的大小是有默認的比例的
候選者：圖我已經畫好了，應該就不用我再說明了
面試官：我還想問問，就是，新創建的對象一般是在「新生代」嘛，那在什么時候會到「老年代」中呢？
候選者：嗯，我認為簡單可以分為兩種情況：
候選者：1. 如果對象太大了，就會直接進入老年代（對象創建時就很大 || Survivor區沒辦法存下該對象）
候選者：2. 如果對象太老了，那就會晉升至老年代（每發生一次Minor GC ，存活的對象年齡+1，達到默認值15則晉升老年代 || 動態對象年齡判定 可以進入老年代）
面試官：既然你又提到了Minor GC，那Minor GC 什么時候會觸發呢？
候選者：當Eden區空間不足時，就會觸發Minor GC
面試官：Minor GC 在我的理解就是「年輕代」的GC，你前面又提到了「GC Roots」嘛
面試官：那在「年輕代」GC的時候，從GC Roots出發，那不也會掃描到「老年代」的對象嗎？那那那..不就相當於全堆掃描嗎？
候選者：這JVM里也有解決辦法的。
候選者：HotSpot 虛擬機「老的GC」（G1以下）是要求整個GC堆在連續的地址空間上。
候選者：所以會有一條分界線（一側是老年代，另一側是年輕代），所以可以通過「地址」就可以判斷對象在哪個分代上
候選者：當做Minor GC的時候，從GC Roots出發，如果發現「老年代」的對象，那就不往下走了（Minor GC對老年代的區域毫無興趣）
面試官：但又有個問題，那如果「年輕代」的對象被「老年代」引用了呢？（老年代對象持有年輕代對象的引用），那時候肯定是不能回收掉「年輕代」的對象的。
候選者：HotSpot虛擬機下 有「card table」（卡表）來避免全局掃描「老年代」對象
候選者：「堆內存」的每一小塊區域形成「卡頁」，卡表實際上就是卡頁的集合。當判斷一個卡頁中有存在對象的跨代引用時，將這個頁標記為「臟頁」
候選者：那知道了「卡表」之后，就很好辦了。每次Minor GC 的時候只需要去「卡表」找到「臟頁」，找到后加入至GC Root，而不用去遍歷整個「老年代」的對象了。
面試官：嗯嗯嗯，還可以的啊，要不繼續聊聊CMS？
候選者：這面試快一個小時了吧，我圖也畫了這么多了。下次？下次吧？有點兒累了
本文總結：
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什么是垃圾：只要對象不再被使用，那即是垃圾
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如何判斷為垃圾：可達性分析算法和引用計算算法，JVM使用的是可達性分析算法
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什么是GC Roots：GC Roots是一組必須活躍的引用，跟GC Roots無關聯的引用即是垃圾，可被回收
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常見的垃圾回收算法：標記清除、標記復制、標記整理
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為什么需要分代：大部分對象都死得早，只有少部分對象會存活很長時間。在堆內存上都會在物理或邏輯上進行分代，為了使「stop the world」持續的時間盡可能短以及提高並發式GC所能應付的內存分配速率。
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Minor GC：當Eden區滿了則觸發，從GC Roots往下遍歷，年輕代GC不關心老年代對象
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什么是card table【卡表】：空間換時間（類似bitmap），能夠避免掃描老年代的所有對應進而順利進行Minor GC （案例：老年代對象持有年輕代對象引用）
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堆內存占比：年輕代占堆內存1/3，老年代占堆內存2/3。Eden區占年輕代8/10，Survivor區占年輕代2/10（其中From 和To 各站1/10)
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