简述Java垃圾回收机制？（GC是什么？为什么要GC）

为了让程序员更专注于代码的实现，而不用过多的考虑内存释放的问题，所以，在Java语言中，有了自动的垃圾回收机制，也就是我们熟悉的GC(Garbage Collection)。

如何判断堆上的对象有没有被引用

引用计数法

• 为每一个对象维护一个引用计数器，当对象被引用时加1，取消引用时减1，存在循环依赖问题，所以java没有使用这种方法
• 优点：
  • 实时性较高，无需等到内存不够的时候，才开始回收，运行时根据对象的计数器是否为0，就可以直接回收。
  • 在垃圾回收过程中，应用无需挂起。如果申请内存时，内存不足，则立刻报OOM错误。
  • 区域性，更新对象的计数器时，只是影响到该对象，不会扫描全部对象。
• 缺点：
  • 每次对象被引用时，都需要去更新计数器，有一点时间开销。
  • 浪费CPU资源，即使内存够用，仍然在运行时进行计数器的统计。
  • 无法解决循环引用问题，会引发内存泄露。（最大的缺点）

可达性分析算法

• java使用的可达性分析算法来判断对象是否可以被回收，可达性分析将对象分为两类：垃圾回收的根对象（GC Root）和普通对象
• 可达性分析算法指的是如果从某个到GC Root对象是可达的，对象就不可回收，最常见的GC Root对象会引用栈上的局部变量和静态变量导致对象不可回收。
• 哪些对象被称之为GC Root对象呢？ 线程Thread对象，引用线程栈帧中的方法参数、局部变量等。(虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象) 系统类加载器加载的java.lang.Class对象，引用类中的静态变量。(方法区中类静态属性引用的对象、常量引用的对象) 监视器对象，用来保存同步锁synchronized关键字持有的对象。 本地方法调用时使用的全局对象。

JVM的内存模型及其分区（详细每个分区放什么）

GC算法有哪些

引用计算

标记清除

• 将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。

  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

• 缺点

  • 效率较低，标记和清除两个动作都需要遍历所有的对象，并且在GC时，需要停止应用程序

  • （重要）通过标记清除算法清理出来的内存，碎片化较为严重，

标记压缩/整理

• 标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。在清理阶段，并不是简单的直接清理可回收对象，而是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，从而解决了碎片化的问题。
• 优缺点同标记清除算法，解决了标记清除算法的碎片化的问题，同时，标记压缩算法多了一步，对象移动内存位置的步骤，其效率也有有一定的影响。
• 与复制算法对比：复制算法标记完就复制，但标记整理算法得等把所有存活对象都标记完毕，再进行整理

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，在垃圾回收时，将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。
• 如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少（用于年轻代）
• 优点：
  • 在垃圾对象多的情况下，效率较高
  • 清理后，内存无碎片
• 缺点：
  • 分配的2块内存空间，在同一个时刻，只能使用一半，内存使用率较低

分代回收

堆的区域划分

1. 堆被分为了两份：新生代和老年代**【1：2】**
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】

对像回收分代回收策略

1. 新创建的对象，都会先分配到eden区
2. 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
3. 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f「o内存都得到释放
4. 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，将其复制到from区
5. 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提前晋升）

MinorGC、Mixed GC、FullGC的区别是什么

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 FullGC:新生代+老年代完整垃圾回收，暂停时间长(STW),应尽力避免

JVM 有哪些垃圾回收器

• 串行垃圾收集器
• 并行垃圾收集器
• CMS（并发）垃圾收集器
• G1垃圾收集器

串行垃圾收集器

Serial和Serial Old串行垃圾收集器，是指使用单线程进行垃圾回收，堆内存较小，适合个人电脑

• 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

垃圾回收时，只有一个线程在工作，并且java应用中的所有线程都要暂停（STW），等待垃圾回收的完成。

并行垃圾收集器

Parallel New和Parallel Old是一个并行垃圾回收器，JDK8默认使用此垃圾回收器

• 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

垃圾回收时，多个线程在工作，并且java应用中的所有线程都要暂停（STW），等待垃圾回收的完成。

CMS（并发）垃圾收集器

CMS全称 Concurrent Mark Sweep，是一款并发的、使用标记-清除算法的垃圾回收器，该回收器是针对老年代垃圾回收的，是一款以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，停顿时间短，用户体验就好。其最大特点是在进行垃圾回收时，应用仍然能正常运行。

详细聊一下G1垃圾回收器

• 应用于新生代和老年代，在JDK9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

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)

• 当老年代占用内存超过阈值(默认是45%)后，触发并发标记，这时无需暂停用户线程

• 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)

混合收集阶段中，参与复制的有eden、survivor、old

复制完成，内存得到释放。进入下一轮的新生代回收、并发标记、混合收集

其中H叫做巨型对象，如果对象非常大，会开辟一块连续的空间存储巨型对象

轻GC和重GC在什么时候发生

• Minor GC：Eden区满时触发，高频但快速。
• Major GC/Full GC：老年代或整个堆空间不足时触发，低频但停顿长，需重点优化。

强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别

强引用

只有所有 GC Roots 对象都不通过【强引用】引用该对象，该对象才能被垃圾回收

软引用

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，只要进行了垃圾回收，就会把弱引用对象回收

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