前言
这周我投递出了简历，岗位是java后端开发工程师。这周阿里面试官给我进行了面试。面试过程中他问了java垃圾回收机制以及算法，今天结合面试官的三个问题详细讲一讲java的垃圾回收机制。
java对象
面试官大佬：如何判断java对象已经被回收
我：（这可难不到我）
引用计数
为每个对象存储一个计数RC，当有其他引用指向它时，计数RC++；当其他引用与其断开时，RC--；如果有RC=0，则回收它（及其所以指向的object）。
可达性分析法（根搜索算法）
把内存中的每一个对象都看作一个节点，并且定义了一些对象作为根节点“GC Roots”。**以“GC Root”的对象作为起始点，开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。**如果一个对象与起始点没有任何引用链，则说明不可用，需要被回收。
图示object6、7、8与起始点没有任何引用链，则说明不可用，需要被回收。
面试官大佬：谈一谈JVM垃圾回收算法的进化
我：（这可难不到我）
JVM（java虚拟机）的内存结构
| Native Stacks | 本地方法栈 |
|---|---|
| PC | 代码行号指示器，用于跳转下一条需要执行的命令 |
| Method area | 用于存储被VM加载的 类信息、常量、静态变量等 |
垃圾回收基本算法
标记-清除算法
定义：为每个object设定状态位(live/dead)并记录，即mark阶段；将 标记为dead的对象进行清理，即sweep阶段。
简单来说，首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。
标记过程：
-
效率不高：标记和清除过程的效率都不高
-
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大对象无法分配到足够的连续内存，从而不得不提前触发GC，甚至Stop The World
标记-整理
首先标记出所有需要回收的对象
在标记完成后让所有存活的对象都向一端移动
最后直接清理掉端边界以外的内存
缺点：时间消耗太长，影响程序本身
复制算法
该GC策略与标记-整理的区别在于：不是在同一个区域内进行整理，而是将live对象全部复制到另一个区域。
将可用内存按照容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。
当这一块的内存用完了。首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象，每次只使用其中的一块。
当一块的内存用完了，将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后清理已使用过的内存空间。
flip(){
Fromspace, Tospace = Tospace, Fromspace
top_of_space = Tospace + space_size
scan = free = Tospace
for R in Roots {R = copy(R)}
while scan < free {
for P in Children(scan) {*P = copy(*P)}
scan = scan + size (scan)
}
}
copy(P) {
if forwarded(P){return forwarding_address(P)}
else {
addr = free
move(P,free)
free = free + size(P)
forwarding_address(P) = addr
return addr
}
}
优点：
-
免费压缩空间
-
所有对象大小的分配都非常便宜：只需增加空闲指针即可分配
-
仅处理实时数据（通常是堆的一小部分）
-
固定的空间开销：释放和扫描指针
-
全面：自然收集的循环垃圾
-
易于实施并且合理有效
存在问题：
-
效率问题：在效率存活率较高时，复制次数多，效率低
-
空间问题：內存缩小了一半；需要额外空间做分配担保(老年代)
分代回收算法
Java堆分为新生代、老年代和永久区（Java 8之后改名为Metaspace）。
针对不同的区域，使用不同的GC策略
-
在新生代中，只有一小部分对象可较长时间 存活，选用复制算法
-
针对年老代：这里的对象有很高的幸存度，使用“标记-清理”或“标记-整理”算法。
JVM调优
面试官大佬：详细说说一次你JVM调优的经历
我：（这可难不到我）
问题
-Xms1000M
-Xmx1800M
-Xmn350M
-Xss300K
-XX:+DisableExplicitGC
-XX:SurvivorRatio=4
-XX:+UseParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=70
-XX:+CMSParallelRemarkEnabled
-Xms表示初始化堆内存
-Xmx表示最大堆内存
-Xmn表示新生代内存
-XX:SurvivorRatio=4表示新生代的Eden是4/10，S1和S2各占3/10
因此Eden的内存大小为：0.435010241024字节， 为14010241024**字节
程序
/**
* @date : 2020-03-22 09:48
**/
public class JavaHeapTest {
public final static int OUTOFMEMORY = 500 * 1024 * 1024;
private String oom;
StringBuffer tempOOM = new StringBuffer();
public JavaHeapTest(int leng) {
int i = 0;
while (i < leng) {
i++;
try {
tempOOM.append("a");
} catch (OutOfMemoryError e) {
e.printStackTrace();
break;
}
}
this.oom = tempOOM.toString();
}
public String getOom() {
return oom;
}
public static void main(String[] args) {
for(int i=0;i<50;i++) {
JavaHeapTest javaHeapTest = new JavaHeapTest(OUTOFMEMORY);
System.out.println(javaHeapTest.getOom().length());
}
}
}
原因
年轻代分为1个Eden和2个Survivor区（一个是from，另一个是to）。新创建的对象一般都会被分配到Eden区，如果经过第一次GC后仍然存活，就会被移到Survivor区。Survivor区中的对象每经过一次Minor GC，年龄+1,当年龄增加到一定程度时，会被移动到年老代。
OUTOFMEMORY = 500 * 1024 * 1024，大于Eden内存的大小。新生代分配内存小，导致YoungGC的频繁触发。
初始化堆内存没有和最大堆内存一致，在每次GC后进行内存可能重新分配。
解决方法
提升新生代大小
将初始化堆内存设置为最大内存
将SurvivorRatio由4修改为8，让垃圾在新生代时尽可能的多被回收掉
-Xmn350M -> -Xmn800M
-XX:SurvivorRatio=4 -> -XX:SurvivorRatio=8
-Xms1000m ->-Xms1800m
效果
YoungGC次数明显减少
总结
关于对象从出生到回收的全过程，看到一段很棒的话分享一下。
“我是一个普通的java对象，我出生在Eden区，在Eden区我还看到和我长的很像的小兄弟，我们在Eden区中玩了挺长时间。”
“有一天Eden区中的人实在是太多了，我就被迫去了Survivor区的“From”区，自从去了Survivor区，我就开始漂了，有时候在Survivor的“From”区，有时候在Survivor的“To”区，居无定所。
“直到我18岁的时候，爸爸说我成人了，该去社会上闯闯了。于是我就去了年老代那边，年老代里，人很多，并且年龄都挺大的，我在这里也认识了很多人。在年老代里，我生活了20年(每次GC加一岁)，然后被回收。”
