java面试之简述一下 Java 垃圾回收机制？

**什么是垃圾回收机制：**在系统运行过程中，会产生一些无用的对象，这些对象占据着一
定的内存，如果不对这些对象清理回收无用对象的内存，可能会导致内存的耗尽，所以垃圾
回收机制回收的是内存。同时 GC 回收的是堆区和方法区的内存。
JVM 回收特点：(stop-the-world)当要进行垃圾回收时候，不管何种 GC 算法，除了垃圾回收
的线程之外其他任何线程都将停止运行。被中断的任务将会在垃圾回收完成后恢复进行。
GC 不同算法或是 GC 调优就是减少 stop-the-world 的时间。à(为何非要 stop-the-world)，就像是一个同学的聚会，地上有很多垃圾，你去打扫，边打扫边丢垃圾怎么都不可能打扫干净的哈。当在垃圾回收时候不暂停所有的程序，在垃圾回收时候有 new 一个新的对象 B，此时对象 A 是可达 B 的，但是没有来及标记就把 B 当成无用的对象给清理掉了，这就会导致程序的运行会出现错误。
如何判断哪些对象需要回收呢：
**引用计数算法（java 中不是使用此方法）：**每个对象中添加一个引用计数器，当有别人
引用它的时候，计数器就会加 1，当别人不引用它的时候，计数器就会减 1，当计数器为 0
的时候对象就可以当成垃圾。算法简单，但是最大问题就是在循环引用的时候不能够正确把
对象当成垃圾。
**根搜索方法（这是后面垃圾搜集算法的基础）：**这是 JVM 一般使用的算法，设立若干
了根对象，当上述若干个跟对象对某一个对象都不可达的时候，这个对象就是无用的对象。
对象所占的内存可以回收。
根搜索算法的基础上，现代虚拟机的实现当中，垃圾搜集的算法主要有三种，分别是标记- 清除算法、复制算法、标记-整理算法。
**标记-消除算法：**当堆中的有效内存被耗尽的时候，就会停止整个系统，就会调用标记- 消除算法，主要做两件事，1 就是标记，2 就是清除。然后让程序恢复。
标记：遍历所有 GCroots 把可达的对象标记为存活的对象。
清除：把未标记为存活的对象清楚掉。
缺点：
就是效率相对比较低。会导致 stop-the-world 时间过长。
因为无用的对象内存不是连续的因此清理后的内存也不是连续的，(会产生内存碎片)因此
JVM 还要维持一个空闲列表，增加一笔开销，同时在以后内存使用时候，去查找可用的内存
这个效率也是很低的。
复制算法：(这个算法一般适合在新生代 GC)，将原有的内存分为两块，每次只适用其中的一块，在垃圾回收的时候，将一块正在使用的内存中存活(上述根搜索的算法)的对象复制到另
一块没有使用的内存中，原来的那一块全部清除。与上述的标记-清除算法相比效率更高，
但是不太适合使用在对象存活较多的情况下(如老年代)。
**缺点：**每次对整个半区内存回收，因此效率比上面的要高点，同时在分配内存的时候不
需要考虑内存的碎片。按照顺序分配内存。简单高效。
但是最大的问题在于此算法在对象存活率非常低的时候使用，将可用内存分为两份，每次只
使用一份这样极大浪费了内存。
注意（重要）：现在的虚拟机使用复制算法来进行新生代的内存回收。因为在新生代中绝大
多数的对象都是“朝生夕亡”，所以不需要将整个内存分为两个部分，而是分为三个部分，一
块为 Eden 和两块较小的 Survivor 空间(比例->8:1:1)。每次使用 Eden 和其中的一块 Survivor，
垃圾回收时候将上述两块中存活的对象复制到另外一块 Survivor 上，同时清理上述 Eden 和
Survivor。所以每次新生代就可以使用 90%的内存。只有 10%的内存是浪费的。(不能保证每
次新生代都少于 10%的对象存活，当在垃圾回收复制时候如果一块 Survivor 不够时候，需要
老年代来分担，大对象直接进入老年代)
标记-整理算法：(老年代 GC)在存活率较高的情况下，复制的算法效率相对比较低，同时还
要考虑存活率可能为 100%的极端情况，因此又不能把内存分为两部分的复制算法。
在上面标记-复制算法的基础之上，演变出了一个新的算法就是标记-整理算法。首先从
GCroots 开始标记所有可达的对象，标记为存活的对象。然后将存活的对象压缩到内存一端
按照内存地址的次序依次排列，然后末端内存地址之后的所有内存都清除。
**总结：**将标记存活的对象按照内存地址顺序排列到内存另一端，末端内存地址之后的内
存都会被清除。
**比较：**相比较于标记-清楚算法 (传统的)，该算法可以解决内存碎片问题同时还可以解
决复制算法部分内存不能利用的问题。但是标记-整理算法的效率也不是很高。
->上述算法都是根据根节点搜索算法来判断一个对象是不是需要回收，而支撑根节点搜索算
法能够正常工作理论依据就是语法中变量作用域的相关内容。
三种算法比较：
**效率：**复制算法>标记-整理算法>标记-清除算法；
**内存整齐度：**复制算法=标记-整理算法>标记-清除算法
**内存利用率：**标记-整理算法=标记-清除算法>复制算法
分代收集算法：现在使用的 Java 虚拟机并不是只是使用一种内存回收机制，而是分代收集的算法。就是将
内存根据对象存活的周期划分为几块。一般是把堆分为新生代、和老年代。短命对象存放在
新生代中，长命对象放在老年代中。
对于不同的代，采用不同的收集算法：
**新生代：**由于存活的对象相对比较少，因此可以采用复制算法该算法效率比较快。
**老年代：**由于存活的对象比较多哈，可以采用标记-清除算法或是标记-整理算法
（注意）新生态由于根据统计可能有 98%对象存活时间很短因此将内存分为一块比较大的
Eden 空间和两块较小的 Survivor 空间，每次使用 Eden 和其中一块 Survivor。当回收时，将
Eden 和 Survivor 中还存活着的对象一次性地复制到另外一块 Survivor 空间上，最后清理掉
Eden 和刚才用过的 Survivor 空间。
上述是垃圾回收机制的算法，但是垃圾回收器才是垃圾回收的具体实现：
常见有五个垃圾回收器：
一：串行收集器：（Serial 收集器）
该收集器最古老、稳定简单是一个单线程的收集器，（stop-the-world）可能会产生长时间
的停顿. serial 收集器一定不能用于服务器端。这个收集器类型仅应用于单核 CPU 桌面电脑。
新生代和老年代都会使用 serial 收集器。新生代使用复制算法（内存分三块的那个复制算法）。
老年代使用标记-整理算法。
二：并行收集器：（Parallel 收集器）
parallel 收集器使用多线程并行处理 GC，因此更快。当有足够大的内存和大量芯数时，parallel
收集器是有用的。它也被称为“吞吐量优先垃圾收集器。” 三：并行收集器：（Parallel Old 垃圾收集器）
相比于 parallel 收集器，他们的唯一区别就是在老年代所执行的 GC 算法的不同。它执行三
个步骤：标记-汇总-压缩（mark – summary – compaction）。汇总步骤与清理的不同之处在
于，其将依然幸存的对象分发到 GC 预先处理好的不同区域，算法相对清理来说略微复杂一
点。
四：并行收集器：（CMS 收集器）
（ConcurrentMark Sweep：并发标记清除）是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。
适合应用在互联网站或者 B/S 系统的服务器上，这类应用尤其重视服务器的响应速度，希望
系统停顿时间最短。五：G1 收集器
这个类型的垃圾收集算法是为了替代 CMS 收集器而被创建的，因为 CMS 收集器在长时间
持续运行时会产生很多问题。

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