1.什么是GC？
大白話說就是垃圾回收機(jī)制，內(nèi)存空間是有限的，你創(chuàng)建的每個(gè)對(duì)象和變量都會(huì)占據(jù)內(nèi)存，gc做的就是對(duì)象清除將內(nèi)存釋放出來，這就是GC要做的事。
2.需要GC的區(qū)域
說起垃圾回收的場(chǎng)所，了解過JVM（Java Virtual Machine Model）內(nèi)存模型的朋友應(yīng)該會(huì)很清楚，堆是Java虛擬機(jī)進(jìn)行垃圾回收的主要場(chǎng)所，其次要場(chǎng)所是方法區(qū)。
3.堆內(nèi)存的結(jié)構(gòu)（1.7）
在JDK1.8之后，堆的永久區(qū)取消了
由元空間取代
Java將堆內(nèi)存分為3大部分：新生代、老年代和永久代，其中新生代又進(jìn)一步劃分為Eden、S0、S1(Survivor)三個(gè)區(qū)
4.堆內(nèi)存上對(duì)象的分配與回收：
我們創(chuàng)建的對(duì)象會(huì)優(yōu)先在Eden分配，如果是大對(duì)象（很長(zhǎng)的字符串?dāng)?shù)組）則可以直接進(jìn)入老年代。虛擬機(jī)提供一個(gè)
-XX:PretenureSizeThreadhold參數(shù)，令大于這個(gè)參數(shù)值的對(duì)象直接在老年代中分配，避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝。
另外，長(zhǎng)期存活的對(duì)象將進(jìn)入老年代，每一次MinorGC（年輕代GC），對(duì)象年齡就大一歲，默認(rèn)15歲晉升到老年代，通過
-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置晉升年齡。
堆內(nèi)存上的對(duì)象回收也叫做垃圾回收，那么垃圾回收什么時(shí)候開始呢？
垃圾回收主要是完成清理對(duì)象，整理內(nèi)存的工作。上面說到GC經(jīng)常發(fā)生的區(qū)域是堆區(qū)，堆區(qū)還可以細(xì)分為新生代、老年代。新生代還分為一個(gè)Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)。垃圾回收分為年輕代區(qū)域發(fā)生的Minor GC和老年代區(qū)域發(fā)生的Full GC，分別介紹如下。
Minor GC（年輕代GC）:
對(duì)象優(yōu)先在Eden中分配，當(dāng)Eden中沒有足夠空間時(shí)，虛擬機(jī)將發(fā)生一次Minor GC，因?yàn)镴ava大多數(shù)對(duì)象都是朝生夕滅，所以Minor GC非常頻繁，而且速度也很快。
Full GC（老年代GC）:
Full GC是指發(fā)生在老年代的GC，當(dāng)老年代沒有足夠的空間時(shí)即發(fā)生Full GC，發(fā)生Full GC一般都會(huì)有一次Minor GC。
動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判定：
如果Survivor空間中相同年齡所有對(duì)象的大小總和大于Survivor空間的一半，那么年齡大于等于該對(duì)象年齡的對(duì)象即可晉升到老年代，不必要等到-XX:MaxTenuringThreshold。
空間分配擔(dān)保：
發(fā)生Minor GC時(shí)，虛擬機(jī)會(huì)檢測(cè)之前每次晉升到老年代的平均大小是否大于老年代的剩余空間大小。如果大于，則進(jìn)行一次Full GC（老年代GC），如果小于，則查看HandlePromotionFailure設(shè)置是否允許擔(dān)保失敗，如果允許，那只會(huì)進(jìn)行一次Minor GC，如果不允許，則改為進(jìn)行一次Full GC。
5.目前會(huì)問到的****問題
1.年輕代三個(gè)區(qū)比例
Eden，S0，S1比例8:1:1
2.為什么要有Survivor區(qū)
為什么需要Survivor空間。我們看看如果沒有 Survivor 空間的話，垃圾收集將會(huì)怎樣進(jìn)行：一遍新生代 gc 過后，不管三七二十一，活著的對(duì)象全部進(jìn)入老年代，即便它在接下來的幾次 gc 過程中極有可能被回收掉。這樣的話老年代很快被填滿， Full GC 的頻率大大增加。我們知道，老年代一般都會(huì)被規(guī)劃成比新生代大很多，對(duì)它進(jìn)行垃圾收集會(huì)消耗比較長(zhǎng)的時(shí)間；如果收集的頻率又很快的話，那就更糟糕了?；谶@種考慮，虛擬機(jī)引進(jìn)了“幸存區(qū)”的概念：如果對(duì)象在某次新生代 gc 之后任然存活，讓它暫時(shí)進(jìn)入幸存區(qū)；以后每熬過一次 gc ，讓對(duì)象的年齡＋1，直到其年齡達(dá)到某個(gè)設(shè)定的值（比如15歲）， JVM 認(rèn)為它很有可能是個(gè)“老不死的”對(duì)象，再呆在幸存區(qū)沒有必要（而且老是在兩個(gè)幸存區(qū)之間反復(fù)地復(fù)制也需要消耗資源），才會(huì)把它轉(zhuǎn)移到老年代。
Survivor的存在意義，就是減少被送到老年代的對(duì)象，進(jìn)而減少Full GC的發(fā)生，Survivor的預(yù)篩選保證，只有經(jīng)歷16次Minor GC還能在新生代中存活的對(duì)象，才會(huì)被送到老年代。
3.為什么有兩個(gè)Survivor區(qū)
為什么 Survivor 分區(qū)不能是 1 個(gè)？
如果 Survivor 分區(qū)是 1 個(gè)的話，假設(shè)我們把兩個(gè)區(qū)域分為 1:1，那么任何時(shí)候都有一半的內(nèi)存空間是閑置的，顯然空間利用率太低不是最佳的方案。
但如果設(shè)置內(nèi)存空間的比例是 8:2 ，只是看起來似乎“很好”，假設(shè)新生代的內(nèi)存為 100 MB（ Survivor 大小為 20 MB ），現(xiàn)在有 70 MB 對(duì)象進(jìn)行垃圾回收之后，剩余活躍的對(duì)象為 15 MB 進(jìn)入 Survivor 區(qū)，這個(gè)時(shí)候新生代可用的內(nèi)存空間只剩了 5 MB，這樣很快又要進(jìn)行垃圾回收操作，顯然這種垃圾回收器最大的問題就在于，需要頻繁進(jìn)行垃圾回收。
為什么 Survivor 分區(qū)是 2 個(gè)？
剛剛新建的對(duì)象在Eden中，經(jīng)歷一次Minor GC，Eden中的存活對(duì)象就會(huì)被移動(dòng)到第一塊survivor space S0，Eden被清空；等Eden區(qū)再滿了，就再觸發(fā)一次Minor GC，Eden和S0中的存活對(duì)象又會(huì)被復(fù)制送入第二塊survivor space S1（這個(gè)過程非常重要，因?yàn)檫@種復(fù)制算法保證了S1中來自S0和Eden兩部分的存活對(duì)象占用連續(xù)的內(nèi)存空間，避免了碎片化的發(fā)生）。S0和Eden被清空，然后下一輪S0與S1交換角色，如此循環(huán)往復(fù)。如果對(duì)象的復(fù)制次數(shù)達(dá)到16次，該對(duì)象就會(huì)被送到老年代中。下圖中每部分的意義和上一張圖一樣，就不加注釋了。
[圖片上傳失敗...(image-5d81f6-1589870920392)]
上述機(jī)制最大的好處就是，整個(gè)過程中，永遠(yuǎn)有一個(gè)survivor space是空的，另一個(gè)非空的survivor space無碎片。
那么，Survivor為什么不分更多塊呢？比方說分成三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)?顯然，如果Survivor區(qū)再細(xì)分下去，每一塊的空間就會(huì)比較小，很容易導(dǎo)致Survivor區(qū)滿
總結(jié)
根據(jù)上面的分析可以得知，當(dāng)新生代的 Survivor 分區(qū)為 2 個(gè)的時(shí)候，不論是空間利用率還是程序運(yùn)行的效率都是最優(yōu)的，所以這也是為什么 Survivor 分區(qū)是 2 個(gè)的原因了。
6. JVM如何判定一個(gè)對(duì)象是否應(yīng)該被回收？（重點(diǎn)掌握）
判斷一個(gè)對(duì)象是否應(yīng)該被回收，主要是看其是否還有引用。判斷對(duì)象是否存在引用關(guān)系的方法包括引用計(jì)數(shù)法以及可達(dá)性分析。
引用計(jì)數(shù)法：
是一種比較古老的回收算法。原理是此對(duì)象有一個(gè)引用，即增加一個(gè)計(jì)數(shù)，刪除一個(gè)引用則減少一個(gè)計(jì)數(shù)。垃圾回收時(shí)，只需要收集計(jì)數(shù)為0的對(duì)象。此算法最致命的是無法處理循環(huán)引用的問題。
****可達(dá)性分析：
可達(dá)性分析的基本思路就是通過一系列可以做為root的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到root節(jié)點(diǎn)沒有任何引用鏈接時(shí)，則證明此對(duì)象是可以被回收的。以下對(duì)象會(huì)被認(rèn)為是root對(duì)象：
- 棧內(nèi)存中引用的對(duì)象
- 方法區(qū)中靜態(tài)引用和常量引用指向的對(duì)象
- 被啟動(dòng)類（bootstrap加載器）加載的類和創(chuàng)建的對(duì)象
- Native方法中JNI引用的對(duì)象。
7. JVM垃圾回收算法有哪些？
HotSpot 虛擬機(jī)采用了可達(dá)性分析來進(jìn)行內(nèi)存回收，常見的回收算法有標(biāo)記-清除算法，復(fù)制算法和標(biāo)記整理算法。
標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）：
標(biāo)記-清除算法執(zhí)行分兩階段。
第一階段：從引用根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用的對(duì)象，
第二階段：遍歷整個(gè)堆，把未標(biāo)記的對(duì)象清除。此算法需要暫停整個(gè)應(yīng)用，并且會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
缺點(diǎn)：
- 執(zhí)行效率不穩(wěn)定，會(huì)因?yàn)閷?duì)象數(shù)量增長(zhǎng)，效率變低
- 標(biāo)記清除后會(huì)有大量的不連續(xù)的內(nèi)存碎片，空間碎片太多就會(huì)導(dǎo)致無法分配較大對(duì)象，無法找到足夠大的連續(xù)內(nèi)存，而發(fā)生gc
復(fù)制算法：
復(fù)制算法把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾回收時(shí)，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中。復(fù)制算法每次只處理正在使用中的對(duì)象，因此復(fù)制成本比較小，同時(shí)復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不會(huì)出現(xiàn)“碎片”問題。當(dāng)然，此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的，就是需要兩倍內(nèi)存空間。
缺點(diǎn)：
- 可用內(nèi)存縮成了一半，浪費(fèi)空間
標(biāo)記-整理算法：
標(biāo)記-整理算法結(jié)合了“標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn)。也是分兩階段，
第一階段從根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用對(duì)象，
第二階段遍歷整個(gè)堆，清除未標(biāo)記對(duì)象并且把存活對(duì)象“壓縮”到堆的其中一塊，按順序排放。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問題，同時(shí)也避免了“復(fù)制”算法的空間問題。
8.垃圾收集器（掌握CMS和G1）
JVM中的垃圾收集器主要包括7種，即Serial，Serial Old，ParNew，Parallel Scavenge，Parallel Old以及CMS，G1收集器。如下圖所示：
1、Serial收集器：
Serial收集器是一個(gè)單線程的垃圾收集器，并且在執(zhí)行垃圾回收的時(shí)候需要 Stop The World。虛擬機(jī)運(yùn)行在Client模式下的默認(rèn)新生代收集器。Serial收集器的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單高效，對(duì)于限定在單個(gè)CPU環(huán)境來說，Serial收集器沒有多線程交互的開銷。
2、Serial Old收集器：
Serial Old是Serial收集器的老年代版本，也是一個(gè)單線程收集器。主要也是給在Client模式下的虛擬機(jī)使用。在Server模式下存在主要是做為CMS垃圾收集器的后備預(yù)案，當(dāng)CMS并發(fā)收集發(fā)生Concurrent Mode Failure時(shí)使用。
3、ParNew收集器：
ParNew是Serial收集器的多線程版本，新生代是并行的（多線程的），老年代是串行的（單線程的），新生代采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記整理算法?？梢允褂脜?shù)：-XX：UseParNewGC使用該收集器，使用 -XX：ParallelGCThreads可以限制線程數(shù)量。
4、Parallel Scavenge垃圾收集器：
Parallel Scavenge是一種新生代收集器，使用復(fù)制算法的收集器，而且是并行的多線程收集器。Paralle收集器特點(diǎn)是更加關(guān)注吞吐量（吞吐量就是cpu用于運(yùn)行用戶代碼的時(shí)間與cpu總消耗時(shí)間的比值）?？梢酝ㄟ^-XX:MaxGCPauseMillis參數(shù)控制最大垃圾收集停頓時(shí)間；通過-XX:GCTimeRatio參數(shù)直接設(shè)置吞吐量大??；通過-XX:+UseAdaptiveSizePolicy參數(shù)可以打開GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略，該參數(shù)打開之后虛擬機(jī)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況收集性能監(jiān)控信息，動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬機(jī)參數(shù)以提供最合適的停頓時(shí)間或者最大的吞吐量。自適應(yīng)調(diào)節(jié)策略是Parallel Scavenge收集器和ParNew的主要區(qū)別之一。
5、Parallel Old收集器：
Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和標(biāo)記-整理算法。
6、CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器（并發(fā)標(biāo)記清除）
CMS收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。CMS收集器是基于標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)的，是一種老年代收集器，通常與ParNew一起使用。
CMS的垃圾收集過程分為4步：
- 初始標(biāo)記：需要“Stop the World”，初始標(biāo)記僅僅只是標(biāo)記一下GC Root能直接關(guān)聯(lián)到的對(duì)象，速度很快。
- 并發(fā)標(biāo)記：是主要標(biāo)記過程，這個(gè)標(biāo)記過程是和用戶線程并發(fā)執(zhí)行的。
- 重新標(biāo)記：需要“Stop the World”，為了修正并發(fā)標(biāo)記期間因用戶程序繼續(xù)運(yùn)作而導(dǎo)致標(biāo)記產(chǎn)生變動(dòng)的那一部分對(duì)象的標(biāo)記記錄（停頓時(shí)間比初始標(biāo)記長(zhǎng)，但比并發(fā)標(biāo)記短得多）。
- 并發(fā)清除：和用戶線程并發(fā)執(zhí)行的，基于標(biāo)記結(jié)果來清理對(duì)象。
那么問題來了，如果在重新標(biāo)記之前剛好發(fā)生了一次MinorGC，會(huì)不會(huì)導(dǎo)致重新標(biāo)記階段Stop the World時(shí)間太長(zhǎng)？
答：不會(huì)的，在并發(fā)標(biāo)記階段其實(shí)還包括了一次并發(fā)的預(yù)清理階段，虛擬機(jī)會(huì)主動(dòng)等待年輕代發(fā)生垃圾回收，這樣可以將重新標(biāo)記對(duì)象引用關(guān)系的步驟放在并發(fā)標(biāo)記階段，有效降低重新標(biāo)記階段Stop The World的時(shí)間。
CMS垃圾回收器的優(yōu)缺點(diǎn)分析：
CMS以降低垃圾回收的停頓時(shí)間為目的，很顯然其具有并發(fā)收集，停頓時(shí)間低的優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn)主要包括如下：
- 對(duì)CPU資源非常敏感，因?yàn)椴l(fā)標(biāo)記和并發(fā)清理階段和用戶線程一起運(yùn)行，當(dāng)CPU數(shù)變小時(shí)，性能容易出現(xiàn)問題。
- 收集過程中會(huì)產(chǎn)生浮動(dòng)垃圾，所以不可以在老年代內(nèi)存不夠用了才進(jìn)行垃圾回收，必須提前進(jìn)行垃圾收集。通過參數(shù)-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction的值來控制內(nèi)存使用百分比。如果該值設(shè)置的太高，那么在CMS運(yùn)行期間預(yù)留的內(nèi)存可能無法滿足程序所需，會(huì)出現(xiàn)Concurrent Mode Failure失敗，之后會(huì)臨時(shí)使用Serial Old收集器做為老年代收集器，會(huì)產(chǎn)生更長(zhǎng)時(shí)間的停頓。
- 標(biāo)記-清除方式會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片，可以使用參數(shù)-XX：UseCMSCompactAtFullCollection來控制是否開啟內(nèi)存整理（無法并發(fā)，默認(rèn)是開啟的）。參數(shù)-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction用于設(shè)置執(zhí)行多少次不壓縮的Full GC后進(jìn)行一次帶壓縮的內(nèi)存碎片整理（默認(rèn)值是0）。
接下來，我們先看下上邊介紹的浮動(dòng)垃圾是怎么產(chǎn)生的吧。
浮動(dòng)垃圾：
由于在應(yīng)用運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收，所以有些垃圾可能在垃圾回收進(jìn)行完成時(shí)產(chǎn)生，這樣就造成了“Floating Garbage”，這些垃圾需要在下次垃圾回收周期時(shí)才能回收掉。所以，并發(fā)收集器一般需要20%的預(yù)留空間用于這些浮動(dòng)垃圾。
7、G1（Garbage-First）收集器：
G1收集器將新生代和老年代取消了，取而代之的是將堆劃分為若干的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都可以根據(jù)需要扮演新生代的Eden和Survivor區(qū)或者老年代空間，仍然屬于分代收集器，區(qū)域的一部分包含新生代，新生代采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記-整理算法。
通過將JVM堆分為一個(gè)個(gè)的區(qū)域（region）,G1收集器可以避免在Java堆中進(jìn)行全區(qū)域的垃圾收集。G1跟蹤各個(gè)region里面的垃圾堆積的價(jià)值大?。ɑ厥账@得的空間大小以及回收所需時(shí)間的經(jīng)驗(yàn)值），在后臺(tái)維護(hù)一個(gè)優(yōu)先列表，每次根據(jù)回收時(shí)間來優(yōu)先回收價(jià)值最大的region。
G1收集器的特點(diǎn)：
- 并行與并發(fā)：G1能充分利用多CPU，多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢(shì)，來縮短Stop the World，是并發(fā)的收集器。
- 分代收集：G1不需要其他收集器就能獨(dú)立管理整個(gè)GC堆，能夠采用不同的方式去處理新建對(duì)象、存活一段時(shí)間的對(duì)象和熬過多次GC的對(duì)象。
- 空間整合：G1從整體來看是基于標(biāo)記-整理算法，從局部（兩個(gè)Region）上看基于復(fù)制算法實(shí)現(xiàn)，G1運(yùn)作期間不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存空間碎片。
- 可預(yù)測(cè)的停頓：能夠建立可以預(yù)測(cè)的停頓時(shí)間模型，預(yù)測(cè)停頓時(shí)間。
和CMS收集器類似，G1收集器的垃圾回收工作也分為了四個(gè)階段：
- 初始標(biāo)記
- 并發(fā)標(biāo)記
- 最終標(biāo)記
- 篩選回收
其中，篩選回收階段首先對(duì)各個(gè)Region的回收價(jià)值和成本進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)用戶期望的GC停頓時(shí)間來制定回收計(jì)劃。
9.Java常用版本垃圾收集器
1.首先說如果看怎么看
我的版本是jdk1.8
java -XX:+PrintCommandLineFlags -version
2.jdk1.8和1.9用的版本
jdk1.8默認(rèn)的新生代垃圾收集器：Parallel Scavenge，老年代：Parallel Old
jdk1.9 默認(rèn)垃圾收集器G1
