最近阿粉的小學(xué)妹，給阿粉留言，說面試官不按套路出牌，問JVM的相關(guān)知識的時(shí)候，不問有什么GC算法，而是問我為什么這么設(shè)計(jì)，讓學(xué)妹很懵圈，阿粉就差給小學(xué)妹的腦殼敲破了，面試官這么問，只是考驗(yàn)?zāi)?，知其然，知其所以然么？今天阿粉就來簡單的說說這個(gè)。

JVM 的垃圾回收機(jī)制

我們先來說說這個(gè)回收機(jī)制的算法都有哪些，如圖所示。

目前面試比較常問的垃圾回收算法就是這幾種，我們分開來說，最后說說分代收集為什么選擇不同的算法來實(shí)現(xiàn)。

標(biāo)記清除算法 Mark-Sweep

我們都知道，標(biāo)記清除算法，是垃圾回收算法當(dāng)中算是最基礎(chǔ)的算法了，因?yàn)闃?biāo)記算法就只有兩個(gè)階段，

• 階段一 標(biāo)記
• 階段二 清除

標(biāo)記的是什么內(nèi)容呢？

標(biāo)記的都是所有的需要被回收的對象，當(dāng)執(zhí)行到清除階段的時(shí)候，就會(huì)直接把這些標(biāo)記的對象給完整的清除掉。

如果是這樣的話，那么就會(huì)出現(xiàn)了一個(gè)問題，大家看，如果灰色的是我們的內(nèi)存空間，然后我們把需要把被回收的對象清除的話，我們不能保證這個(gè)被回收的對象，一定會(huì)是連續(xù)排在一起的，就比如所有需要被回收的對象，都排在最上面的內(nèi)存空間中，這個(gè)是不太可能的，所以，執(zhí)行完清除之后，這些未使用的內(nèi)存空間，就成了一個(gè)不連續(xù)的內(nèi)存空間。

標(biāo)記清除算法，最大的弊端出現(xiàn)了，碎片化就非常的嚴(yán)重，如果有大對象想要存入，而內(nèi)存中出現(xiàn)沒有連續(xù)空間的話，那他就沒有可用空間保存了。

為了解決碎片化嚴(yán)重的這種情況，就有了下面的這種垃圾回收算法。

復(fù)制算法（copying）

為了解決這個(gè)內(nèi)存碎片化嚴(yán)重的問題，按內(nèi)存容量將內(nèi)存劃分為等大小的兩塊。每次只使用其中一塊，當(dāng)這一塊內(nèi)存滿后將尚存活的對象復(fù)制到另一塊上去，把已使用的內(nèi)存清掉。

實(shí)際上，這種方式大家看起來，有沒有什么問題呢？解決了碎片化嚴(yán)重的情況，但是他把內(nèi)存空間，直接劃分成了相等的兩塊，如果我們目前需要被回收的對象比較少，存活的對象比較多的話，那么這種復(fù)制算法的效率，真的是有點(diǎn)低了。

那么有沒有一個(gè)折中的呢？

這就出現(xiàn)了另外一個(gè)算法，

標(biāo)記整理算法(Mark-Compact)

這種算法比較特殊了，標(biāo)記階段和 Mark-Sweep 算法相同，但是整理的時(shí)候，就不一樣了，標(biāo)記后不是清理對象，而是將存活對象移向內(nèi)存的一端。然后清除端邊界外的對象。也就是，有可能是存活對象被移到左邊，然后右邊是需要被清理的對象，

這樣既能保證了內(nèi)存空間是連續(xù)的，而且還能讓效率提升。

那么我們可以回歸這個(gè)標(biāo)題了，GC分代收集，為什么這么設(shè)計(jì)。

分代

這個(gè)就挺好理解的，畢竟都知道一個(gè)共同的知識點(diǎn)，那就是 GC堆內(nèi)存分為了老年代和新生代。

如果要選擇算法，那么一定得從他們的本質(zhì)去入手。

老年代：存活數(shù)量多，需要被處理的對象少

新生代：存活數(shù)量少，需要被處理的對象多

這種從本質(zhì)的區(qū)別就劃分出來了，一個(gè)存活對象多，一個(gè)存活對象少，一個(gè)需要被清理的對象多，一個(gè)需要被清理的對象少。

復(fù)制算法因?yàn)槊看螐?fù)制的都是存活的對象，而新生代的存活對象都是比較少的，所以這個(gè)時(shí)候就可以采用復(fù)制算法來實(shí)現(xiàn)。

也就是說，新生代中劃分出來的大Eden 區(qū) 和兩個(gè) Survivor區(qū)，每次使用的時(shí)候都是 Eden 區(qū)和其中的一塊 Survivor 區(qū)，當(dāng)進(jìn)行回收時(shí)，將該兩塊空間中還存活的對象復(fù)制到另一塊 Survivor 區(qū)中。

所以因?yàn)樾律倪@種特性，所以使用復(fù)制算法。

而老年代因?yàn)槊看沃换厥丈倭繉ο?，因而采?Mark-Compact 算法。

這就是為什么面試的時(shí)候，面試官會(huì)問你為什么GC分代收集時(shí)選擇不同算法的原因。

JVM的垃圾收集器

一般面試很多都是執(zhí)著于去問垃圾回收機(jī)制和算法，很少有涉及到JVM的垃圾收集器的，阿粉今天稍微科普一下這個(gè)小知識。

Serial 收集器（新生代）

最早的收集器

采用復(fù)制算法，暫停所有用戶線程，

特點(diǎn)是簡單高效并且是單線程，但是容易導(dǎo)致全局停頓，就是我們經(jīng)常所說的 STW（全局暫停）。

STW：

全局停頓，Java 代碼停止運(yùn)行，native 代碼繼續(xù)運(yùn)行，但不能與 JVM 進(jìn)行交互

ParNew收集器（新生代）

實(shí)際上屬于 Serial 收集器 的升級版，從單線程變成了多線程，算法一樣，也是暫停所有用戶線程。

主要用來搭配 CMS 收集器一起使用。

Parallel Scavenge收集器（新生代）

吞吐量收集器，這個(gè)收集器關(guān)注的是吞吐量

在 JVM 中有參數(shù)可以配置

• -XX:MaxGCPauseMillis:控制最大的垃圾收集停頓時(shí)間
• -XX:GCTimeRatio:設(shè)置吞吐量的大小，取值 0-100， 系統(tǒng)花費(fèi)不超過 1/(1+n) 的時(shí)間用于垃圾收集

Serial Old 收集器（老年代）

老年代的收集器，采用標(biāo)記-整理算法

CMS 收集器（老年代）

算法采用標(biāo)記-清除算法實(shí)現(xiàn)，

一般這個(gè)面試問的可能比較多，因?yàn)樗鼘儆诓l(fā)的收集器，因?yàn)樗⒉粫?huì)像前面說的那些收集器一樣，會(huì)直接導(dǎo)致所有用戶線程停止，直到清除結(jié)束，而是在標(biāo)記過程中會(huì)有短暫的停止。

而是先進(jìn)行初始標(biāo)記，然后進(jìn)行并發(fā)標(biāo)記，修正并發(fā)標(biāo)記用以進(jìn)行重新標(biāo)記，最后進(jìn)行并發(fā)清除。

G1 收集器

G1（Garbage-First）收集器將堆內(nèi)存分割成不同的區(qū)域，然后并發(fā)的對其進(jìn)行垃圾回收。G1收集器的設(shè)計(jì)目標(biāo)是取代CMS收集器，它同CMS相比，不會(huì)產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片，并可以添加預(yù)測機(jī)制，用戶可以指定期望停頓時(shí)間(可通過配置-XX:MaxGCPauseMills=n最大停頓時(shí)間)

收集演示圖：

說這些，最重要的卻是，如何選擇合適的垃圾收集器

組合選擇：

• 單CPU或小內(nèi)存，單機(jī)程序 -XX:+UseSerialGC
• 多CPU，需要最大吞吐量，如后臺計(jì)算型應(yīng)用 -XX:+UseParallelGC或者 -XX:+UseParallelOldGC
• 多CPU，追求低停頓時(shí)間，需快速響應(yīng)如互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+ParNewGC

以上就是阿粉給大家?guī)淼年P(guān)于面試中的JVM 的一些小小的知識點(diǎn)了，有興趣的可以繼續(xù)深入了解關(guān)于 JVM 的知識，這樣大家就能保證在面試的時(shí)候被面試官換個(gè)問法就不會(huì)的情況了。