面試官：我還記得上次你講到JVM記憶體結構（執行時資料區域）提到了「堆」，然後你說是分了幾塊區域嘛
面試官：當時感覺再講下去那我可能就得加班了
面試官：今天有點空了，繼續聊聊「堆」那塊吧
候選者：嗯，前面提到了堆分了「新生代」和「老年代」，「新生代」又分為「Eden」和「Survivor」區，「survivor」區又分為「From Survivor」和「To Survivor」區
候選者：說到這裡，我就想聊聊Java的垃圾回收機制了
面試官：那你開始你的表演吧
候選者：我們使用Java的時候，會建立很多物件，但我們未曾「手動」將這些物件進行清除
候選者：而如果用C/C++語言的時候，用完是需要自己free(釋放)掉的
候選者：那為什麼在寫Java的時候不用我們自己手動釋放”垃圾”呢？原因很簡單，JVM幫我們做了（自動回收垃圾）
面試官：嗯…
候選者：我個人對垃圾的定義：只要物件不再被使用了，那我們就認為該物件就是垃圾，物件所佔用的空間就可以被回收
面試官：那是怎麼判斷物件不再被使用的呢？
候選者：常用的演算法有兩個「引用計數法」和「可達性分析法」
候選者：引用計數法思路很簡單：當物件被引用則+1，但物件引用失敗則-1。當計數器為0時，說明物件不再被引用，可以被可回收
候選者：引用計數法最明顯的缺點就是：如果物件存在迴圈依賴，那就無法定位該物件是否應該被回收（A依賴B，B依賴A）
面試官：嗯…
候選者：另一種就是可達性分析法：它從「GC Roots」開始向下搜尋，當物件到「GC Roots」都沒有任何引用相連時，說明物件是不可用的，可以被回收
候選者：「GC Roots」是一組必須「活躍」的引用。從「GC Root」出發，程式通過直接引用或者間接引用，能夠找到可能正在被使用的物件
面試官：還是不太懂，那「GC Roots」一般是什麼？你說它是一組活躍的引用，能不能舉個例子，太抽象了。
候選者：比如我們上次不是聊到JVM記憶體結構中的虛擬機器棧嗎，虛擬機器棧裡不是有棧幀嗎，棧幀不是有區域性變數嗎？區域性變數不就儲存著引用嘛。
候選者：那如果棧幀位於虛擬機器棧的棧頂，是不是就可以說明這個棧幀是活躍的（換言之，是執行緒正在被呼叫的）
候選者：既然是執行緒正在呼叫的，那棧幀裡的指向「堆」的物件引用，是不是一定是「活躍」的引用？
候選者：所以，當前活躍的棧幀指向堆裡的物件引用就可以是「GC Roots」
面試官：嗯…
候選者：當然了，能作為「GC Roots」也不單單隻有上面那一小塊
候選者：比如類的靜態變數引用是「GC Roots」，被「Java本地方法」所引用的物件也是「GC Roots」等等…
候選者：回到理解的重點：「GC Roots」是一組必須「活躍」的「引用」，只要跟「GC Roots」沒有直接或者間接引用相連，那就是垃圾
候選者：JVM用的就是「可達性分析演算法」來判斷物件是否垃圾
面試官：懂了
候選者：垃圾回收的第一步就是「標記」，標記哪些沒有被「GC Roots」引用的物件
候選者：標記完之後，我們就可以選擇直接「清除」，只要不被「GC Roots」關聯的，都可以幹掉
候選者：過程非常簡單粗暴，但也存在很明顯的問題
候選者：直接清除會有「記憶體碎片」的問題：可能我有10M的空餘記憶體，但程式申請9M記憶體空間卻申請不下來（10M的記憶體空間是垃圾清除後的，不連續的）
候選者：那解決「記憶體碎片」的問題也比較簡單粗暴，「標記」完，不直接「清除」。
候選者：我把「標記」存活的物件「複製」到另一塊空間，複製完了之後，直接把原有的整塊空間給幹掉！這樣就沒有記憶體碎片的問題了
候選者：這種做法缺點又很明顯：記憶體利用率低，得有一塊新的區域給我複製(移動)過去
面試官：嗯…
候選者：還有一種「折中」的辦法，我未必要有一塊「大的完整空間」才能解決記憶體碎片的問題，我只要能在「當前區域」內進行移動
候選者：把存活的物件移到一邊，把垃圾移到一邊，那再將垃圾一起刪除掉，不就沒有記憶體碎片了嘛
候選者：這種專業的術語就叫做「整理」
候選者：扯了這麼久，我們把思維再次回到「堆」中吧
候選者：經過研究表明：大部分物件的生命週期都很短，而只有少部分物件可能會存活很長時間
候選者：又由於「垃圾回收」是會導致「stop the world」（應用停止訪問）
候選者：理解「stop the world」應該很簡單吧：回收垃圾的時候，程式是有短暫的時間不能正常繼續運作啊。不然JVM在回收的時候，使用者執行緒還繼續分配修改引用，JVM怎麼搞（：
候選者：為了使「stop the world」持續的時間儘可能短以及提高併發式GC所能應付的記憶體分配速率
候選者：在很多的垃圾收集器上都會在「物理」或者「邏輯」上，把這兩類物件進行區分，死得快的物件所佔的區域叫做「年輕代」，活得久的物件所佔的區域叫做「老年代」
候選者：但也不是所有的「垃圾收集器」都會有，只不過我們現線上上用的可能都是JDK8，JDK8及以下所使用到的垃圾收集器都是有「分代」概念的。
候選者：所以，你可以看到我的「堆」是畫了「年輕代」和「老年代」
候選者：要值得注意的是，高版本所使用的垃圾收集器的ZGC是沒有分代的概念的（：
候選者：只不過我為了好說明現狀，ZGC的話有空我們再聊
面試官：嗯…好吧
候選者：在前面更前面提到了垃圾回收的過程，其實就對應著幾種「垃圾回收演算法」，分別是：
候選者：標記清除演算法、標記複製演算法和標記整理演算法【「標記」「清除」「複製」「整理」】
候選者：經過上面的鋪墊之後，這幾種演算法應該還是比較好理解的
候選者：「分代」和「垃圾回收演算法」都搞明白了之後，我們就可以看下在JDK8生產環境及以下常見的垃圾回收器了
候選者：「年輕代」的垃圾收集器有：Seria、Parallel Scavenge、ParNew
候選者：「老年代」的垃圾收集器有：Serial Old、Parallel Old、CMS
候選者：看著垃圾收集器有很多，其實還是非常好理解的。Serial是單執行緒的，Parallel是多執行緒
候選者：這些垃圾收集器實際上就是「實現了」垃圾回收演算法（標記複製、標記整理以及標記清除演算法）
候選者：CMS是「JDK8之前」是比較新的垃圾收集器，它的特點是能夠儘可能減少「stop the world」時間。在垃圾回收時讓使用者執行緒和 GC 執行緒能夠併發執行！
候選者：又可以發現的是，「年輕代」的垃圾收集器使用的都是「標記複製演算法」
候選者：所以在「堆記憶體」劃分中，將年輕代劃分出Survivor區（Survivor From 和Survivor To），目的就是為了有一塊完整的記憶體空間供垃圾回收器進行拷貝(移動)
候選者：而新的物件則放入Eden區
候選者：我下面重新畫下「堆記憶體」的圖，因為它們的大小是有預設的比例的
候選者：圖我已經畫好了，應該就不用我再說明了
面試官：我還想問問，就是，新建立的物件一般是在「新生代」嘛，那在什麼時候會到「老年代」中呢？
候選者：嗯，我認為簡單可以分為兩種情況：
候選者：1. 如果物件太大了，就會直接進入老年代（物件建立時就很大 || Survivor區沒辦法存下該物件）
候選者：2. 如果物件太老了，那就會晉升至老年代（每發生一次Minor GC ，存活的物件年齡+1，達到預設值15則晉升老年代 || 動態物件年齡判定 可以進入老年代）
面試官：既然你又提到了Minor GC，那Minor GC 什麼時候會觸發呢？
候選者：當Eden區空間不足時，就會觸發Minor GC
面試官：Minor GC 在我的理解就是「年輕代」的GC，你前面又提到了「GC Roots」嘛
面試官：那在「年輕代」GC的時候，從GC Roots出發，那不也會掃描到「老年代」的物件嗎？那那那..不就相當於全堆掃描嗎？
候選者：這JVM裡也有解決辦法的。
候選者：HotSpot 虛擬機器「老的GC」（G1以下）是要求整個GC堆在連續的地址空間上。
候選者：所以會有一條分界線（一側是老年代，另一側是年輕代），所以可以通過「地址」就可以判斷物件在哪個分代上
候選者：當做Minor GC的時候，從GC Roots出發，如果發現「老年代」的物件，那就不往下走了（Minor GC對老年代的區域毫無興趣）
面試官：但又有個問題，那如果「年輕代」的物件被「老年代」引用了呢？（老年代物件持有年輕代物件的引用），那時候肯定是不能回收掉「年輕代」的物件的。
候選者：HotSpot虛擬機器下 有「card table」（卡表）來避免全域性掃描「老年代」物件
候選者：「堆記憶體」的每一小塊區域形成「卡頁」，卡表實際上就是卡頁的集合。當判斷一個卡頁中有存在物件的跨代引用時，將這個頁標記為「髒頁」
候選者：那知道了「卡表」之後，就很好辦了。每次Minor GC 的時候只需要去「卡表」找到「髒頁」，找到後加入至GC Root，而不用去遍歷整個「老年代」的物件了。
面試官：嗯嗯嗯，還可以的啊，要不繼續聊聊CMS？
候選者：這面試快一個小時了吧，我圖也畫了這麼多了。下次？下次吧？有點兒累了
本文總結：
- 什麼是垃圾：只要物件不再被使用，那即是垃圾
- 如何判斷為垃圾：可達性分析演算法和引用計算演算法，JVM使用的是可達性分析演算法
- 什麼是GC Roots：GC Roots是一組必須活躍的引用，跟GC Roots無關聯的引用即是垃圾，可被回收
- 常見的垃圾回收演算法：標記清除、標記複製、標記整理
- 為什麼需要分代：大部分物件都死得早，只有少部分物件會存活很長時間。在堆記憶體上都會在物理或邏輯上進行分代，為了使「stop the world」持續的時間儘可能短以及提高併發式GC所能應付的記憶體分配速率。
- Minor GC：當Eden區滿了則觸發，從GC Roots往下遍歷，年輕代GC不關心老年代物件
- 什麼是card table【卡表】：空間換時間（類似bitmap），能夠避免掃描老年代的所有對應進而順利進行Minor GC （案例：老年代物件持有年輕代物件引用）
- 堆記憶體佔比：年輕代佔堆記憶體1/3，老年代佔堆記憶體2/3。Eden區佔年輕代8/10，Survivor區佔年輕代2/10（其中From 和To 各站1/10)
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