JVM系列：

面試題一：判斷對象是否已死

判斷對象是否已死就是找出哪些對象是已經死掉的，以后不會再用到的，就像地上有廢紙、飲料瓶和百元大鈔，掃地前要先判斷出地上廢紙和飲料瓶是垃圾，百元大鈔不是垃圾。判斷對象是否已死有引用計數算法和可達性分析算法。

1.引用計數算法

給每一個對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值加 1；每當有一個地方不再引用它時，計數器值減 1，這樣只要計數器的值不為 0，就說明還有地方引用它，它就不是無用的對象。如下圖，對象 2 有 1 個引用，它的引用計數器值為 1，對象 1有兩個地方引用，它的引用計數器值為 2 。

這種方法看起來非常簡單，但目前許多主流的虛擬機都沒有選用這種算法來管理內存，原因就是當某些對象之間互相引用時，無法判斷出這些對象是否已死，如下圖，對象 1 和對象 2 都沒有被堆外的變量引用，而是被對方互相引用，這時他們雖然沒有用處了，但是引用計數器的值仍然是 1，無法判斷他們是死對象，垃圾回收器也就無法回收。

2.可達性分析算法

了解可達性分析算法之前先了解一個概念——GC Roots，垃圾收集的起點，可以作為 GC Roots 的有虛擬機棧中本地變量表中引用的對象、方法區中靜態屬性引用的對象、方法區中常量引用的對象、本地方法棧中 JNI(Native 方法)引用的對象。

當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連(GC Roots 到這個對象不可達)時，就說明此對象是不可用的，是死對象。

如下圖：object1、object2、object3、object4 和 GC Roots 之間有可達路徑，這些對象不會被回收，但 object5、object6、object7 到 GC Roots 之間沒有可達路徑，這些對象就被判了死刑。

上面被判了死刑的對象(object5、object6、object7)并不是必死無疑，還有挽救的余地。進行可達性分析后對象和 GC Roots 之間沒有引用鏈相連時，對象將會被進行一次標記，接著會判斷如果對象沒有覆蓋 Object的finalize() 方法或者 finalize() 方法已經被虛擬機調用過，那么它們就會被行刑(清除)；如果對象覆蓋了 finalize() 方法且還沒有被調用，則會執行 finalize() 方法中的內容，所以在 finalize() 方法中如果重新與 GC Roots 引用鏈上的對象關聯就可以拯救自己，但是一般不建議這么做，周志明老師也建議大家完全可以忘掉這個方法~

3.方法區回收

上面說的都是對堆內存中對象的判斷，方法區中主要回收的是廢棄的常量和無用的類。

判斷常量是否廢棄可以判斷是否有地方引用這個常量，如果沒有引用則為廢棄的常量。

判斷類是否廢棄需要同時滿足如下條件：

該類所有的實例已經被回收(堆中不存在任何該類的實例)。

加載該類的 ClassLoader 已經被回收。

該類對應的 java.lang.Class 對象在任何地方沒有被引用(無法通過反射訪問該類的方法)。

面試題二：常用四種垃圾回收算法

常用的垃圾回收算法有四種：標記-清除算法、復制算法、標記-整理算法、分代收集算法。

1.標記-清除算法

分為標記和清除兩個階段，首先標記出所有需要回收的對象，標記完成后統一回收所有被標記的對象，如下圖。

缺點：標記和清除兩個過程效率都不高；標記清除之后會產生大量不連續的內存碎片。

2.復制算法

把內存分為大小相等的兩塊，每次存儲只用其中一塊，當這一塊用完了，就把存活的對象全部復制到另一塊上，同時把使用過的這塊內存空間全部清理掉，往復循環，如下圖。

缺點：實際可使用的內存空間縮小為原來的一半，比較適合。

3.標記-整理算法

先對可用的對象進行標記，然后所有被標記的對象向一段移動，最后清除可用對象邊界以外的內存，如下圖。

4.分代收集算法

把堆內存分為新生代和老年代，新生代又分為 Eden 區、From Survivor 和 To Survivor。一般新生代中的對象基本上都是朝生夕滅的，每次只有少量對象存活，因此采用復制算法，只需要復制那些少量存活的對象就可以完成垃圾收集；老年代中的對象存活率較高，就采用標記-清除和標記-整理算法來進行回收。

在這些區域的垃圾回收大概有如下幾種情況：

大多數情況下，新的對象都分配在Eden區，當 Eden 區沒有空間進行分配時，將進行一次 Minor GC，清理 Eden 區中的無用對象。清理后，Eden 和 From Survivor 中的存活對象如果小于To Survivor 的可用空間則進入To Survivor，否則直接進入老年代)；Eden 和 From Survivor 中還存活且能夠進入 To Survivor 的對象年齡增加 1 歲(虛擬機為每個對象定義了一個年齡計數器，每執行一次 Minor GC 年齡加 1)，當存活對象的年齡到達一定程度(默認 15 歲)后進入老年代，可以通過 -XX:MaxTenuringThreshold 來設置年齡的值。

當進行了 Minor GC 后，Eden 還不足以為新對象分配空間(那這個新對象肯定很大)，新對象直接進入老年代。

占 To Survivor 空間一半以上且年齡相等的對象，大于等于該年齡的對象直接進入老年代，比如 Survivor 空間是 10M，有幾個年齡為 4 的對象占用總空間已經超過 5M，則年齡大于等于 4 的對象都直接進入老年代，不需要等到 MaxTenuringThreshold 指定的歲數。

在進行 Minor GC 之前，會判斷老年代最大連續可用空間是否大于新生代所有對象總空間，如果大于，說明 Minor GC 是安全的，否則會判斷是否允許擔保失敗，如果允許，判斷老年代最大連續可用空間是否大于歷次晉升到老年代的對象的平均大小，如果大于，則執行 Minor GC，否則執行 Full GC。

當在 java 代碼里直接調用 System.gc() 時，會建議 JVM 進行 Full GC，但一般情況下都會觸發 Full GC，一般不建議使用，盡量讓虛擬機自己管理 GC 的策略。

永久代(方法區)中用于存放類信息，jdk1.6 及之前的版本永久代中還存儲常量、靜態變量等，當永久代的空間不足時，也會觸發 Full GC，如果經過 Full GC 還無法滿足永久代存放新數據的需求，就會拋出永久代的內存溢出異常。

大對象(需要大量連續內存的對象)例如很長的數組，會直接進入老年代，如果老年代沒有足夠的連續大空間來存放，則會進行 Full GC。

總結

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