JVM——GC垃圾回收机制的八个重要面试问题你知道了吗？

客官°小女子只卖身不卖艺 2023-02-08 14:30 164阅读 0赞

### GC垃圾回收机制 ###

*  GC是干什么的
 *  为什么要有GC
 *  为什么C/C++中不引入GC
 *  GC要回收哪些内存
 *  回收的基本单位
 *  回收对象的基本思路
 *   *  引用计数法有一个致命缺陷:无法解决循环引用的问题
 *  分代回收

# GC是干什么的 #

C语言特点，相当于是一个手动挡的汽车，挂挡比较麻烦，但是能做到更精确的控制  
Java语言，相当于是一个自动挡的汽车，开起来更方便，不能像手动车那样精准控制、

内存管理：  
**C语言中的内存，申请之后，需要手动释放（free/delete）一旦忘记释放，就容易导致“内存泄漏”**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**Java中的内存，申请之后，不需要手动释放（GC）**  
没有垃圾回收，需要程序主动归还内存（取决于用户的素质），有了垃圾回收，相当于有了一个专门负责的人

# 为什么要有GC #

**内存申请的时机很好确定，但是释放时机是不好确定的。**  
比如从一个地方借到一个桌子，你可能要用来举办活动、上课。。。等等，你不确定最后那个桌子是否还需要用，就容易忘记还要还桌子。有一个GC就是相当于有一个人专门管理回收。

# 为什么C/C++中不引入GC #

引入GC会有额外代价  
1、需要消耗的资源  
2、GC回收内存没有手动释放更及时，用完立刻手动释放，GC还要兼顾到其他资源。  
3、GC会影响到正常的程序工作（影响到程序的执行效率STW（Stop the world）问题）

# GC要回收哪些内存 #

**堆**  
主要回收

**方法区（类对象）**  
GC需要回收方法区的内存，但是方法区空间小，数据失去作用的概率低

**栈**  
不需要回收.栈上的内存何时释放时机是明确的. (线程结束,栈上的内存就全部被释放了，某个栈帧销毁（对应方法执行完就销毁）,也会导致对应的局部变量被释放)

**程序计数器**  
只是存了一个地址，不需要回收、

# 回收的基本单位 #

**内存的单位是"字节",回收内存就而是按照对象的方式来回收.**  
每个对象,都持有了一定的内存.释放对应的对象,也就回收了对应的内存.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 回收对象的基本思路 #

就类似于有人租书，书店老板需要一个人去收书拿回来，老板就会提供一份租书的名单，这个名单上面就是需要被回收，收书的人按照名单进行回收。  
书店老板的判定依据:这本书的租期是否到了.  
JVM中的判定依据:这个对象是否会被继续使用.

**1、标记：找出这个对象是否需要回收（判段对象的生死）**

**a）引用计数法（Java中没有，python、php中有）**  
记录当前这个对象是否有引用指向（有几个引用）

*每个对象都专门分配一个计数器变量. 有新的引用指向该对象,引用计数+ 1,有旧的引用指向别的对象了,就引用计数- 1  
当引用为0表示该对象没有引用了. (没有引用也就无法在代码中被使用)于是这个对象就可以被回收了*  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

## 引用计数法有一个致命缺陷:无法解决循环引用的问题 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

**b）可达性分析（Java中存在）**  
遍历这个对象关系的图（有向图）,如果某个对象可以被遍历到,就不是垃圾(可达的).如果无法被遍历到，就是不可达.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

在此用树举例子

class Node{
        
        public  int val;
        public Node left;
        public Node right;
    
        public Node(int val) {
        
            this.val = val;
        }
    }
    
    public class Test3 {
        
        public static Node build(){
        
            Node a = new Node(1);
            Node b = new Node(2);
            Node c = new Node(3);
            Node d = new Node(4);
            Node e = new Node(5);
            Node f = new Node(6);
            Node g = new Node(7);
    
            a.left = b;
            a.right = c;
            b.left = d;
            b.right = e;
            e.left = g;
            c.right = f;
            return a;
        }
        public static void main(String[] args) {
        
            Node root = build();
            root.right=null;
            
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
**可达性遍历**  
遍历的起点不是一个而是很多起点.  
把每个起点都要进行往下遍历.  
以下三种起点统称为GCRoot  
1.针对每个线程的每个栈帧的局部变量表（线程有很多,每个线程栈帧也有很多,每个栈帧中也会有多个变量）  
2.常量池中引用的对象  
3.方法区中静态变量引用的对象.

**c）针对方法区对象的回收（类对象）**  
规则（同时具有三个条件认为该类对象就可以被回收，都是根据可达性分析）  
1）该类的所有实例都已经被回收了  
2）加载该类的ClassLoader也已经被回收了  
3）该类对象没有在代码中被使用了（包括各种静态成员、包括反射）

**2、回收：把死了的对象回收回去**  
a）标记-清除  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

b）标记-复制  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

c）标记-整理  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

# 分代回收 #

按照对象的年龄（不是直接使用时间来记录,而是使用对象活过GC轮次来记录的.(GC是按照-定周期来运行)）,把堆内存分成新生代老年代  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230208/274b63d7e371432b95879c3a20713e80.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20230208/550a735137e74caa8d04a40af0662507.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoYXJfbQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20230208/e0c660518cd144fc829b8c76279fad93.png