JVM垃圾回收机制和常用算法

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。