【Java面試題】如何回答GC相關問題

這個帖子的背景是今晚看到je上這張貼：大家都來說說自己最討厭的面試題目吧。，心血來潮寫下的文字，如果能拋磚引玉，能有其他面試官分析一下自己面試時問的問題，那或許是件很有意義的事情。 

在公司當技術面試官幾年間，從應屆生到工作十幾年的應聘者都遇到過。先表達一下我自己對面試的觀點：

1.筆試、面試去評價一個人肯定是不夠準確的，瞭解一個人最準確的方式就是“路遙知馬力，日久見人心”。通過一、二個小時內的做題、交流，只是沒有其他辦法下進行的無奈之舉，所以通過了面試不代表有多成功，沒通過也不代表有多失敗。
2.好的面試官本身交談的時候就不應當把自己一個居高臨下的角色上，應當把自己和應聘者當做兩個做技術的人平等的交流，把自己當作權威往往就會受到觀點的角度、語言表達、工作領域的慣性的制約。
3.好的考察題目則是大家能經常接觸，不同層次的人能有不同層次的答案，能從問題引申出後面繼續討論的話題。

舉個例子拋磚引玉，下面這個問題是我以前常問的，從應屆生到工作十幾年的人都問過：
“地球人都知道，Java有個東西叫垃圾收集器，它讓建立的物件不需要像c/cpp那樣delete、free掉，你能不能談談，GC是在什麼時候，對什麼東西，做了什麼事情？”

我自己分析一下這個問題，首先是“什麼時候”，不同層次的回答從低到高排列：

1.系統空閒的時候。
分析：這種回答大約佔30%，遇到的話一般我就會準備轉向別的話題，譬如演算法、譬如SSH看看能否發掘一些他擅長的其他方面。

2.系統自身決定，不可預測的時間/呼叫System.gc()的時候。
分析：這種回答大約佔55%，大部分應屆生都能回答到這個答案，起碼不能算錯誤是吧，後續應當細分一下到底是語言表述導致答案太籠統，還是本身就只有這樣一個模糊的認識。

3.能說出新生代、老年代結構，能提出minor gc/full gc
分析：到了這個層次，基本上能說對GC運作有概念上的瞭解，譬如看過《深入JVM虛擬機器》之類的。這部分不足10%。

4.能說明minor gc/full gc的觸發條件、OOM的觸發條件，降低GC的調優的策略。
分析：列舉一些我期望的回答：eden滿了minor gc，升到老年代的物件大於老年代剩餘空間full gc，或者小於時被HandlePromotionFailure引數強制full gc；gc與非gc時間耗時超過了GCTimeRatio的限制引發OOM，調優諸如通過NewRatio控制新生代老年代比例，通過MaxTenuringThreshold控制進入老年前生存次數等……能回答道這個階段就會給我帶來比較高的期望了，當然面試的時候正常人都不會記得每個引數的拼寫，我自己寫這段話的時候也是翻過手冊的。回答道這部分的小於2%。

PS：加起來不到100%，是因為有確實少數直接說不知道，或者直接拒絕回答的= =#

分析第二個問題：“對什麼東西”：

1.不使用的物件。
分析：相當於沒有回答，問題就是在問什麼物件才是“不使用的物件”。大約佔30%。

2.超出作用域的物件/引用計數為空的物件。
分析：這2個回答站了60%，相當高的比例，估計學校教java的時候老師就是這樣教的。第一個回答沒有解決我的疑問，gc到底怎麼判斷哪些物件在不在作用域的？至於引用計數來判斷物件是否可收集的，我可以會補充一個下面這個例子讓面試者分析一下obj1、obj2是否會被GC掉？
class C{
public Object x;
}
C obj1、obj2 = new C();
obj1.x = obj2;
obj2.x = obj1;
obj1、obj2 = null;

3.從gc root開始搜尋，搜尋不到的物件。
分析：根物件查詢、標記已經算是不錯了，小於5%的人可以回答道這步，估計是引用計數的方式太“深入民心”了。基本可以得到這個問題全部分數。
PS：有面試者在這個問補充強引用、弱引用、軟引用、幻影引用區別等，不是我想問的答案，但可以加分。

4.從root搜尋不到，而且經過第一次標記、清理後，仍然沒有復活的物件。
分析：我期待的答案。但是的確很少面試者會回答到這一點，所以在我心中回答道第3點我就給全部分數。

最後由一個問題：“做什麼事情”，這個問發揮的空間就太大了，不同年代、不同收集器的動作非常多。

1.刪除不使用的物件，騰出記憶體空間。
分析：同問題2第一點。40%。

2.補充一些諸如停止其他執行緒執行、執行finalize等的說明。
分析：起碼把問題具體化了一些，如果像答案1那樣我很難在回答中找到話題繼續展開，大約佔40%的人。
補充一點題外話，面試時我最怕遇到的回答就是“這個問題我說不上來，但是遇到的時候我上網搜一下能做出來”。做程式開發確實不是去鍛鍊茴香豆的“茴”有幾種寫法，不死記硬揹我同意，我不會糾語法、單詞，但是多少你說個思路呀，要直接回答一個上網搜，我完全沒辦法從中獲取可以評價應聘者的資訊，也很難從回答中繼續發掘話題展開討論。建議大家儘量回答引向自己熟悉的，可討論的領域，展現給面試官最擅長的一面。

3.能說出諸如新生代做的是複製清理、from survivor、to survivor是幹啥用的、老年代做的是標記清理、標記清理後碎片要不要整理、複製清理和標記清理有有什麼優劣勢等。
分析：也是看過《深入JVM虛擬機器》的基本都能回答道這個程度，其實到這個程度我已經比較期待了。同樣小於10%。

4.除了3外，還能講清楚序列、並行（整理/不整理碎片）、CMS等蒐集器可作用的年代、特點、優劣勢，並且能說明控制/調整收集器選擇的方式。
分析：同上面2個問題的第四點。

最後介紹一下自己的背景，在一間不大不小的上市軟體公司擔任平臺架構師，有3年左右的面試官經驗，工作主要方向是大規模企業級應用，參與過若干個億元級的專案的底層架構工作。

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先提出一些問題在這裡吧！
①Java和C++在記憶體分配和管理上有什麼區別？

Java與C++之間有一堵由動態記憶體分配和垃圾收集技術所圍成的高牆，牆外面的人想進去，牆裡面的人想出來。
對於從事C和C++程式開發的開發人員來說，在記憶體管理領域，他們既是擁有最高權利的皇帝，也是從事最基礎工作的勞動人民-----既擁有每一個物件的所有權，又擔負著每一個物件從生命開始到終結的維護責任。
對於Java程式設計師來說，虛擬機器的自動記憶體分配機制的幫助下，不再需要為每一個new操作去寫配對的delete/free程式碼，而且不容易出現記憶體洩露和記憶體溢位問題，看起來由虛擬機器管理記憶體一切都很美好。不過，也正是因為Java程式設計師把記憶體控制的權利交給Java虛擬機器，一旦出現記憶體洩露和溢位方面的問題，如果不瞭解虛擬機器是怎樣使用記憶體的，那排查錯誤將會是一項異常艱難的工作。

並且好的Java程式在編寫的時候肯定要考慮GC的問題，怎樣定義static物件，怎樣new物件效率更高等等問題，簡稱面向GC的程式設計

也可以說Java的記憶體分配管理是一種託管的方式，託管於JVM。

C++經過編譯時直接編譯成機器碼，而Java是編譯成位元組碼，由JVM解釋執行。

C++是編譯型語言，而Java兼具編譯型和解釋型語言的特點。

1. 程式計數器（Program Counter Register）是一塊較小的記憶體空間，它的作用可以看做是當前執行緒所執行位元組碼的行號指示器。是執行緒私有，生命週期與執行緒相同。
2. Java虛擬機器棧（Java Virtual Machine Stacks）也是執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同。
Java虛擬機器棧描述的是Java方法（區別於native的本地方法）執行的記憶體模型：每個方法被執行的時候都會同時建立一個棧幀（Stack Frame）用於儲存區域性變數表、操作棧、動作連結、方法出口等資訊。每個方法被呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。
3. 本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法(也就是位元組碼)服務，而本地方法棧則為虛擬機器所使用到的Native方法服務。

4. 方法區

比如上圖，左邊的物件都是存活的，右邊的都是可以回收的。

（4）那些物件可以作為GC Roots？
虛擬機器棧（棧幀中的本地變數表）中的引用的物件
方法區中的類靜態屬性引用的物件
方法區中的常量引用的物件
本地方法棧中JNI（Native方法）的引用物件

（5）Java程式碼編譯的結果是什麼？
是位元組碼檔案.class

(6) 怎麼理解Java語言的平臺無關性？語言無關性？通過什麼方法實現的？

          靜態物件                非靜態物件 
擁有屬性： 是類共同擁有的           是類各物件獨立擁有的
記憶體分配： 記憶體空間上是固定的        空間在各個附屬類裡面分配 
分配順序： 先分配靜態物件的空間      繼而再對非靜態物件分配空間,也就是初 始化順序是先靜態                      


（8）Java類的載入過程？


（9）在heap中沒有類例項的時候，類資訊還存在於JVM嗎？ 存在於什麼地方？

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HotSpot JVM （下簡稱JVM）的記憶體管理
JVM將堆分成了 二個大區 Young 和 Old 如下圖：

HotSpot VM 記憶體堆的兩個Servivor區

http://www.iteye.com/topic/894148

帖子裡面題主提了一個問題：
第一次發貼，有什麼問題請大家指正一下。有個地方不太清楚 ，為什麼需要From 和 To 兩個平行的區呢，為什麼不直接從Survivor 移到 Old？ 這樣設計的好處是什麼？難道是因為在移動物件的時候需要壓縮調整物件空間，所以這種整體移動的設計會快一點嗎？希望大家一起來討論一下 ^_^