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JVM垃圾回收机制和常用算法

_怀恩 人气:1

     由于疫情的原因,所以目前一直在家远程办公,所以很多时间在刷面试题,发现2019大厂的面试虽然种类很多,但是总结了一下发现主要是这几点:算法和数据结构、

JVM、集合、多线程、数据库这几点在面试的时候比较多。今天总结了几个JVM比较问的多的问题和答案希望可以帮到大家。

     1、首先就是JVM垃圾回收机制和算法

      这个应该是问得最多的几个问题之一了,大家都知道java是由sun公司发明的(后来由于经营不善被甲骨文收购了),Sun 公司只定义了垃圾回收机制规则而不局限于其实现算法,因此不同厂商生产的虚拟机采用的算法也有所不同。

      GC(Garbage Collector)在回收对象前首先必须发现那些无用的对象,如何去发现定位这些无用的对象?一共有两种搜索算法:引用计数器算法、根搜索算法,由于引用计数器算法已经被废弃,所已这里主要说明根搜索算法:

       根搜索算法:

       根搜索算法是通过一些“GC Roots”对象作为起点,从这些节点开始往下搜索,搜索通过的路径成为引用链(Reference Chain),当一个对象没有被 GC Roots 的引用链连接的时候,说明这个对象是不可用的。

       

 

       GC Roots 对象包括:

       a) 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中的引用的对象。
       b) 方法区域中的类静态属性引用的对象。
       c) 方法区域中常量引用的对象。
       d) 本地方法栈中 JNI(Native 方法)的引用的对象。
    
       通过上面的算法搜索到无用对象之后,就是回收过程,回收算法分为以下4种:
       

       1)标记—清除算法(Mark-Sweep)(DVM 使用的算法)

       标记—清除算法包括两个阶段:“标记”和“清除”。在标记阶段,确定所有要回收的对象,并做标记。清除阶段紧随标记阶段,将标记阶段确定不可用的对象清除。标记—清除算法是基础的收集算法,标记和清除阶段的效率不高,而且清除后回产生大量的不连续空间,这样当程序需要分配大内存对象时,可能无法找到足够的连续空间。

       

 

 

 

          2)复制算法(Copying)

          复制算法是把内存分成大小相等的两块,每次使用其中一块,当垃圾回收的时候,把存活的对象复制到另一块上,然后把这块内存整个清理掉。复制算法实现简单,运行效率高,但是由于每次只能使用其中的一半,造成内存的利用率不高。现在的 JVM 用复制方法收集新生代,由于新生代中大部分对象(98%)都是朝生夕死的,所以两块内存的比例不是 1:1(大概是 8:1)。
          

 

            3)标记—整理算法(Mark-Compact)

            标记—整理算法和标记—清除算法一样,但是标记—整理算法不是把存活对象复制到另一块内存,而是把存活对象往内存的一端移动,然后直接回收边界以外的内存。标记—整理算法提高了内存的利用率,并且它适合在收集对象存活时间较长的老年代。

            

 

           4)分代收集(Generational Collection)

          分代收集是根据对象的存活时间把内存分为新生代和老年代,根据各个代对象的存活特点,每个代采用不同的垃圾回收算法。新生代采用复制算法,老年代采用标记—整理算法。垃圾算法的实现涉及大量的程序细节,而且不同的虚拟机平台实现的方法也各不相同。

          

          2、谈谈 JVM 的内存结构和内存分配

           1)Java 内存模型:Java 虚拟机将其管辖的内存大致分三个逻辑部分:方法区(Method Area)、Java 栈和 Java 堆。

           1、方法区是静态分配的,编译器将变量绑定在某个存储位置上,而且这些绑定不会在运行时改变。常数池,源代码中的命名常量、String 常量和 static 变量保存在方法区。

           2、Java Stack 是一个逻辑概念,特点是后进先出。一个栈的空间可能是连续的,也可能是不连续的。最典型的 Stack 应用是方法的调用,Java 虚拟机每调用一次方法就创建一个方法帧(frame),退出该方法则对应的 方法帧被弹出(pop)。栈中存储的数据也是运行时确定的。
           3、Java 堆分配(heap allocation)意味着以随意的顺序,在运行时进行存储空间分配和收回的内存管理模型。堆中存储的数据常常是大小、数量和生命期在编译时无法确定的。Java 对象的内存总是在 heap 中分配。
           

           2) java 内存分配

           1、基础数据类型直接在栈空间分配;
           2、方法的形式参数,直接在栈空间分配,当方法调用完成后从栈空间回收;
           3、引用数据类型,需要用 new 来创建,既在栈空间分配一个地址空间,又在堆空间分配对象的类变量;
           4、方法的引用参数,在栈空间分配一个地址空间,并指向堆空间的对象区,当方法调用完后从栈空间回收;
           5、局部变量 new 出来时,在栈空间和堆空间中分配空间,当局部变量生命周期结束后,栈空间立刻被回收,堆空间区域等待 GC 回收;
           6、方法调用时传入的实际参数,先在栈空间分配,在方法调用完成后从栈空间释放;
           7、字符串常量在 DATA 区域分配 ,this 在堆空间分配;
           8、数组既在栈空间分配数组名称, 又在堆空间分配数组实际的大小!
 
          这两个问题算是面试种问得最多的了,具体还是要看实践,不然遇到有经验的工程师就没办法了。最后祝愿大家能拿到心仪的offer。

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