• 堆区域划分
• GC分类
• 空间分配担保
• 查看JDK使用的垃圾回收器
• 常见面试题

• 1.1 对象何时被垃圾器回收
• 1.2 如何定位垃圾/判断对象是否死亡
  • 1.2.1 引用计数法
  • 1.2.2 可达性分析算法
• 1.3 如何判断一个常量是废弃常量
• 1.4 如何判断一个类是无用的类

• 2.1 标记清除算法
• 2.2 标记整理算法
• 2.3 复制算法
• 2.4 分代收集算法

• 3.1 堆区域划分
• 3.2 分代收集算法—工作机制/回收策略
• 3.3 GC分类/MinorGC、Mixed GC、FullGC的区别是什么

• 4.1 串行垃圾收集器
• 4.2 并行垃圾收集器
  • Parallel New、Parallel Old
  • Parallel Scavenge收集器
• 4.3 CMS（并发）垃圾收集器
• 4.4 G1垃圾回收器
• 4.5 ZGC垃圾回收器

• G1回收器详解
• Young Collection（年轻代垃圾回收）
• Young Collection + Concurrent Mark (年轻代垃圾回收+并发标记)
• Mixed Collection (混合垃圾回收)

• 6.1 强引用（StrongReference）
• 6.2 软引用（SoftReference）
• 6.3 弱引用（WeakReference）
• 6.4 虚引用（PhantomReference）

前言

• Java 的自动内存管理主要是针对对象内存的回收和对象内存的分配。同时，Java自动内存管理最核心的功能是堆内存中对象的分配与回收。
• Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作GC堆（Garbage Collected Heap）。
• 从垃圾回收的角度来说，由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法，所以Java堆被划分为了几个不同的区域，这样我们就可以根据各个区域的特点选择合适的垃圾收集算法。

堆区域划分

GC分类

• 部分收集(Partial GC)：
  • 新生代收集（Minor GC/Young GC）：只对新生代进行垃圾收集；
  • 老年代收集（Major GC／Old GC）：只对老年代进行垃圾收集。需要注意的是Major GC在有的语境中也用于指代整堆收集；
  • 混合收集（Mixed GC）：对整个新生代和部分老年代进行垃圾收集。
• 整堆收集(Full GC)：收集整个Java堆和方法区。新生代 + 老年代完整垃圾回收

空间分配担保

• JDK6 Update 24之前，在发生Minor GC之前，虚拟机必须先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果这个条件成立，那这一次Minor GC可以确保是安全的。如果不成立，则虚拟机会先查看-XX:HandlePromotionFailure 参数的设置值是否允许担保失败（Handle
  Promotion Failure)；如果允许，那会继续检查老年代最大可用的连续空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，如果大于，将尝试进行一次Minor GC，尽管这次Minor GC是有风险的；如果小于，或者-XX：HandlePromotionFailure 设置不允许冒险，那这时就要改为进行一次Full GC。
• JDK6 Update 24之后的规则变为只要老年代的连续空间大于新生代对象总大小或者历次晋升的平均大小，就会进行Minor GC，否则将进行Full GC。

查看JDK使用的垃圾回收器

• JDK 8：Parallel Scavenge (新生代）+ Parallel Old (老年代)
• JDK 9 ~ JDK22：G1

  
  
  
  
  
  

   
   
   
   
   
   

    #查看被手动指定的参数。关注结果中的 UsexxxxGC 参数，如果没有指定，则使用默认收集器

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintCommandLineFlags -version  

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    #查看所有参数

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    #过滤查看GC相关参数。 这将列出所有与GC相关的参数。如果所有相关参数都为 false，则使用默认收集器。

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep .*Use.*GC.*      #Linux系统

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr .*Use.*GC.*   #Windows系统
   
   
   
   
   
   
  
  
  
  
  
  

常见面试题

• 如何判断对象是否死亡/如何定位垃圾（两种方法）
• 简单的介绍一下强引用、软引用、弱引用、虚引用（虚引用与软引用和弱引用的区别、使用软引用能带来的好处）
• 如何判断一个常量是废弃常量
• 如何判断一个类是无用的类
• 垃圾收集有哪些算法，各自的特点？
• HotSpot为什么要分为新生代和老年代？
• 常见的垃圾回收器有哪些？
• 介绍一下CMS,G1收集器
• Minor GC和Full GC有什么不同呢？

一、对象什么时候可以被垃圾器回收

1.1 对象何时被垃圾器回收

• 如果一个或多个对象没有任何的引用指向它了，那么这个对象现在就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能会被垃圾回收器回收。
• 如果要定位什么是垃圾，有两种方式来确定，第一个是引用计数法，第二个是可达性分析算法

1.2 如何定位垃圾/判断对象是否死亡

1.2.1 引用计数法

1.2.2 可达性分析算法

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中 JNI（即一般说的 Native 方法）引用的对象

1.3 如何判断一个常量是废弃常量

1.4 如何判断一个类是无用的类

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
• 加载该类的ClassLoader 已经被回收。
• 该类对应的java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

二、JVM 垃圾回收算法有哪些

• 标记清除算法
• 复制算法
• 标记整理算法

2.1 标记清除算法

1. 根据可达性分析算法得出的垃圾进行标记
2. 对这些标记为可回收的内容进行垃圾回收

• 效率问题：标记和清除两个过程效率都不高
• 空间问题：标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，

1. 当一个对象被创建时，给一个标记位，假设为o（false)；
2. 在标记阶段，我们将所有可达对象（或用户可以引用的对象）的标记位设置为1（true);
3. 扫描阶段清除的就是标记位为o（false)的对象。

2.2 标记整理算法

2.3 复制算法

• 在垃圾对象多的情况下，效率较高
• 清理后，内存无碎片

• 可用内存变小：可用内存缩小为原来的一半，内存使用率较低。
• 不适合老年代：如果存活对象数量比较大，复制性能会变得很差。

2.4 分代收集算法

三、说一下JVM中的分代回收

3.1 堆区域划分

• 伊甸园区Eden，新生的对象都分配到这里
• 幸存者区survivor(分成from和to)
• Eden区，from区，to区【8：1：1】

3.2 分代收集算法—工作机制/回收策略

• 新创建的对象，都会先分配到eden区
• 当伊甸园内存不足，标记伊甸园与 from（现阶段没有）的存活对象
• 将存活对象采用复制算法复制到 to 中，复制完毕后，伊甸园和 from 内存都得到释放
• 经过一段时间后伊甸园的内存又出现不足，标记eden区域、to区存活的对象，将存活的对象复制到from区
• 当幸存区对象熬过几次回收（最多15次），晋升到老年代（幸存区内存不足或大对象会导致提前晋升）

3.3 GC分类/MinorGC、Mixed GC、FullGC的区别是什么

• 部分收集(Partial GC)：
  • 新生代收集（Minor GC/Young GC）：只对新生代进行垃圾收集。发生在新生代的垃圾回收，暂停时间短（STW）
  • 老年代收集（Major GC／Old GC）：只对老年代进行垃圾收集。需要注意的是Major GC在有的语境中也用于指代整堆收集；
  • 混合收集（Mixed GC）：对整个新生代和部分老年代进行垃圾收集。新生代 + 老年代部分区域的垃圾回收，G1 收集器特有（只有G1有这个模式）
• 整堆收集(Full GC)：收集整个Java堆和方法区。新生代 + 老年代完整垃圾回收，暂停时间长（STW），应尽力避免

四、JVM有哪些垃圾回收器

• JDK 8：Parallel Scavenge (新生代）+ Parallel Old (老年代)
• JDK 9 ~ JDK22：G1

• 串行垃圾收集器：Serial GC、Serial Old GC
• 并行垃圾收集器：Parallel Old GC、ParNew GC
• CMS（并发）垃圾收集器：CMS GC，作用在老年代
• G1垃圾收集器，作用在新生代和老年代

4.1 串行垃圾收集器

• Serial 作用于新生代，采用复制算法
• Serial Old 作用于老年代，采用标记-整理算法

4.2 并行垃圾收集器

Parallel New、Parallel Old

• Parallel New作用于新生代，采用复制算法
• Parallel Old作用于老年代，采用标记-整理算法。Parallel Scavenge收集器的老年代版本

Parallel Scavenge收集器

  
  
  
  
  
  

   
   
   
   
   
   

    -XX:+UseParallelGC        使用 Parallel收集器+老年代串行

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    -XX:+UseParallelOldGC     使用 Parallel收集器+老年代并行
   
   
   
   
   
   
  
  
  
  
  
  

  
  
  
  
  
  

   
   
   
   
   
   

    #查看被手动指定的参数。关注结果中的 UsexxxxGC 参数，如果没有指定，则使用默认收集器

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintCommandLineFlags -version  

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    #查看所有参数

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    #过滤查看GC相关参数。 这将列出所有与GC相关的参数。如果所有相关参数都为 false，则使用默认收集器。

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep .*Use.*GC.*      #Linux系统

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

    java -XX:+PrintFlagsFinal -version | findstr .*Use.*GC.*   #Windows系统
   
   
   
   
   
   
  
  
  
  
  
  

4.3 CMS（并发）垃圾收集器

• 初始标记：暂停所有的其他线程，并记录下直接与root相连的对象，速度很快；
• 并发标记：同时开启GC和用户线程，用一个闭包结构去记录可达对象。但在这个阶段结束，这个闭包结构并不能保证包含当前所有的可达对象。因为用户线程可能会不断的更新引用域，所以GC线程无法保证可达性分析的实时性。所以这个算法里会跟踪记录这些发生引用更新的地方。
• 重新标记：重新标记阶段就是为了修正并发标记期间因为用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，这个阶段的停顿时间一般会比初始标记阶段的时间稍长，远远比并发标记阶段时间短
• 并发清除：开启用户线程，同时GC线程开始对未标记的区域做清扫。

• 优点：并发收集，低停顿
• 缺点
  • 对CPU资源敏感；
  • 无法处理浮动垃圾；
  • 它使用的回收算法-“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生。

4.4 G1垃圾回收器

4.5 ZGC垃圾回收器

  
  
  
  
  
  

   
   
   
   
   
   

    java -XX:+UseZGC className
   
   
   
   
   
   
  
  
  
  
  
  

  
  
  
  
  
  

   
   
   
   
   
   

    java -XX:+UseZGC -XX:+ZGenerational className
   
   
   
   
   
   
  
  
  
  
  
  

五、详细聊一下G1垃圾回收器

G1回收器详解

• 应用于新生代和老年代，在JDK9及之后默认使用G1
• 划分成多个区域，每个区域都可以充当 eden，survivor，old， humongous，其中 humongous 专为大对象准备
• 采用复制算法
• 响应时间与吞吐量兼顾
• 分成三个阶段：新生代回收、并发标记、混合收集
• 如果并发失败（即回收速度赶不上创建新对象速度），会触发 Full GC

• 并行与并发：G1能充分利用CPU、多核环境下的硬件优势，使用多个CPU（CPU或者CPU核心）来缩短Stop-The-World停顿时间。部分其他收集器原本需要停顿Java线程执行的GC动作，Gi收集器仍然可以通过并发的方式让java程序继续执行。
• 分代收集：虽然G1可以不需要其他收集器配合就能独立管理整个GC堆，但是还是保留了分代的概念。
• 空间整合：与CMS的“标记-清除"算法不同，G1从整体来看是基于“标记-整理”算法实现的收集器；从局部上来看是基于“标记-复制”算法实现的。
• 可预测的停顿：这是G1相对于CMS的另一个大优势，降低停顿时间是G1和CMS共同的关注点，但G1除了追求低停顿外，还能建立可预测的停顿时间模型，能让使用者明确指定在一个长度为M室秒的时间片段内，消耗在垃圾收集上的时间不得超过N掌秒。

• 初始标记
• 并发标记
• 最终标记
• 筛选回收

Young Collection（年轻代垃圾回收）

• 初始时，所有区域都处于空闲状态
• 创建了一些对象，挑出一些空闲区域作为伊甸园区存储这些对象
• 当伊甸园需要垃圾回收时，挑出一个空闲区域作为幸存区，用复制算法复制存活对象，需要暂停用户线程
• 随着时间流逝，伊甸园的内存又有不足
• 将伊甸园以及之前幸存区中的存活对象，采用复制算法，复制到新的幸存区，其中较老对象晋升至老年代

Young Collection + Concurrent Mark (年轻代垃圾回收+并发标记)

• 并发标记之后，会有重新标记阶段解决漏标问题，此时需要暂停用户线程。
• 这些都完成后就知道了老年代有哪些存活对象，随后进入混合收集阶段。此时不会对所有老年代区域进行回收，而是根据暂停时间目标优先回收价值高（存活对象少）的区域（这也是 Gabage First 名称的由来）。

Mixed Collection (混合垃圾回收)

六、强引用、软引用、弱引用、虚引用

• 无论是通过引用计数法判断对象引用数量，还是通过可达性分析法判断对象的引用链是否可达，判定对象的存活都与“引用”有关。
• JDK1.2之前，Java中引用的定义很传统：如果reference类型的数据存储的数值代表的是另一块内存的起始地址，就称这块内存代表一个引用。
• JDK1.2以后，Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用、软引用、弱引用、虚引用四种（引用强度逐渐减弱）

6.1 强引用（StrongReference）

6.2 软引用（SoftReference）

6.3 弱引用（WeakReference）

6.4 虚引用（PhantomReference）

七、总结

• 引用计数法
• 可达性分析算法

• 标记清除算法：垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除，效率高，有磁盘碎片，内存不连续
• 标记整理算法：标记清除算法一样，将存活对象都向内存另一端移动，然后清理边界以外的垃圾，无碎片，对象需要移动，效率低
• 复制算法：将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收；无碎片，内存使用率低

• 堆的区域划分
  • 在java8时，堆被分为了两份：新生代和老年代【1：2】。
  • 对于新生代，内部又被分为了三个区域：Eden区，幸存者区survivor(分成from和to)【8：1：1】
• 对象回收分代回收策略
  • 新创建的对象，都会先分配到eden区
  • 当伊甸园内存不足，标记伊甸园与 from（现阶段没有）的存活对象
  • 将存活对象采用复制算法复制到 to 中，复制完毕后，伊甸园和 from 内存都得到释放
  • 经过一段时间后伊甸园的内存又出现不足，标记eden区域、to区存活的对象，将存活的对象复制到from区
  • 当幸存区对象熬过几次回收（最多15次），晋升到老年代（幸存区内存不足或大对象会导致提前晋升）

• MinorGC【young GC】：发生在新生代的垃圾回收，暂停时间短（STW）
• Mixed GC：新生代 + 老年代部分区域的垃圾回收，G1 收集器特有（只有G1有这个模式）
• FullGC： 整堆收集，新生代 + 老年代完整垃圾回收，暂停时间长（STW），应尽力避免

• 串行垃圾收集器：Serial GC、Serial Old GC
• 并行垃圾收集器：Parallel Old GC、ParNew GC
• CMS（并发）垃圾收集器：CMS GC，作用在老年代
• G1垃圾收集器，作用在新生代和老年代

• 应用于新生代和老年代，在JDK9及之后默认使用G1
• 划分成多个区域，每个区域都可以充当 eden，survivor，old， humongous，其中 humongous 专为大对象准备
• 采用复制算法
• 响应时间与吞吐量兼顾
• 分成三个阶段：新生代回收(stw)、并发标记(重新标记stw)、混合收集
• 如果并发失败（即回收速度赶不上创建新对象速度），会触发 Full GC

• 强引用：必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。只要所有 GC Roots 能找到，就不会被回收
• 软引用：可有可无的生活用品，如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。需要配合SoftReference使用，当垃圾多次回收，内存依然不够的时候会回收软引用对象
• 弱引用：需要配合WeakReference使用，仅有弱引用引用该对象时，在垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收弱引用对象
• 虚引用：必须配合引用队列使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存