JVM面试真题总结（七）

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解释GC的引用计数算法及其局限性

引用计数算法是一种非常直观、简单的垃圾收集算法。

它的基本思想是：

• 对于一个对象，如果没有其他对象引用它，那么这个对象就是不再使用的
• 因此就可以被当作垃圾收集掉。

具体来说，引用计数算法为每个对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就加1

当引用失效时，计数器值就减1。

• 任何时候，只要对象的引用计数器为0，那么这个对象就是不再使用的，可以被回收。

引用计数算法的主要优点是：

• 它的实现简单，而且垃圾对象可以在它成为垃圾的那一刻就被立即回收，这使得程序的内存使用更加及时和高效。

然而，引用计数算法也有一些重要的缺点：

无法处理循环引用

• 如果两个对象互相引用，但没有其他对象引用它们，那么这两个对象实际上是垃圾
  • 但它们的引用计数都不为0，因此无法被回收。

计数器的维护开销大：

• 每次引用关系改变时，都需要更新计数器，这会消耗一定的计算资源。

无法进行有效的内存整理：

• 引用计数算法只是简单地回收垃圾对象，而不能像其他GC算法那样
• 通过移动对象来整理内存，避免内存碎片的产生。

列举并解释常见的垃圾收集算法

垃圾收集（Garbage Collection，GC）是自动内存管理的重要部分

常用的垃圾回收算法主要有以下几种：

标记-清除（Mark-Sweep）算法：

• 这是最基础的垃圾收集算法。
• 它分为标记和清除两个阶段，首先标记出所有需要回收的对象，然后清除被标记的对象。
• 这种算法的主要缺点是清除后会产生大量不连续的内存碎片。

复制（Copying）算法：

• 这种算法将可用内存分为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。
• 垃圾收集时，会遍历当前使用区域中的所有对象，把还活着的对象复制到另一个区域中，然后把当前使用区域整个清空。
  • 这种算法的优点是没有内存碎片，缺点是需要两倍内存空间。

标记-整理（Mark-Compact）算法：

• 这种算法是标记-清除算法的改进版，增加了整理的过程。
• 在标记和清除之后，会把所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
  • 这种算法避免了内存碎片，但移动对象的成本比较高。

分代（Generational）收集算法：

• 这种算法基于这样一个观察：大部分对象都是生命周期短的，少部分对象的生命周期长。
• 所以，内存被分为两部分，一部分为新生代，一部分为老年代。
• 新对象首先在新生代中分配，新生代满了之后进行一次垃圾收集。
  • 存活的对象会被复制到老年代中，老年代满了之后，再对老年代进行垃圾收集。

在ZGC和G1之间应如何做出选择?

ZGC和G1都是高级的垃圾收集器，为了满足大内存和低延迟的需求而设计。

但它们的设计理念和实现方式有所不同，因此在选择时，需要考虑以下几个方面：

延迟

• 如果你的应用对延迟非常敏感，那么ZGC可能是更好的选择。
• ZGC的设计目标是将所有的GC停顿时间控制在10毫秒以内，而且这个时间不会随着堆大小的增加而增加。

内存大小：

• 如果你的应用需要处理大量的数据，或者你的系统有大量的可用内存，那么ZGC可能是更好的选择。
• ZGC可以处理多达4TB的堆内存。

CPU资源：

• ZGC为了实现低延迟和高吞吐量，会使用更多的CPU资源。
• 如果你的系统CPU资源有限，那么G1可能是更好的选择。

平台支持：

• 目前，ZGC只在Linux/x64平台上可用，并且需要启用JVM的实验性功能。
• 如果你的环境不满足这些要求，那么你只能选择G1或其他垃圾收集器。

长期支持：

• G1从JDK 9开始已经成为默认的垃圾收集器，而ZGC仍然是一个实验性的特性。
• 如果你需要长期的稳定性和支持，那么G1可能是更好的选择。

G1垃圾收集器的优缺点分别是什么?

G1（Garbage-First）垃圾收集器是一种面向服务器的垃圾收集器

它具有以下优点和缺点：

优点：

可预测的停顿时间：

• 这是G1最主要的优点，也是它的设计目标之一。
• G1收集器允许用户指定期望的停顿时间目标，G1会尽可能地在这个时间范围内完成垃圾收集。

高吞吐量：

• G1能充分利用多CPU、多核硬件的优势，提高垃圾收集的吞吐量。

避免内存碎片：

• G1通过将堆划分为许多小的区域，并优先回收垃圾最多的区域，从而有效地减少了内存碎片。

大内存处理能力：

• G1可以处理堆大小从几百MB到多达4TB的应用。

缺点：

CPU资源占用：

• G1在进行并发阶段时，会占用一部分CPU资源
  • 对于CPU资源紧张的系统，这可能会对应用程序的性能产生影响。

需要更多的内存开销：

• 由于G1将堆划分为许多小的区域
  • 这会导致相比其他垃圾收集器，G1需要更多的内存开销。

在某些情况下，G1可能无法达到预设的停顿时间目标。

例如，如果堆中的存活对象非常多，或者垃圾收集线程的数量设置得过少

• 都可能使得G1无法在预设的时间内完成垃圾收集。