JVM虚拟机的垃圾回收器（面试题）

1.什么是垃圾回收

        垃圾回收主要说的是java会自动把程序在运行过程中产生的一些没有用的对象给回收掉，这样可以避免内存的浪费。

        java主要是通过一个叫“根可达”的算法来识别这个对象是否可以被回收的，然后回收的算法也主要有三种：标记清除，拷贝，标记压缩。
        标记清除：在内存里面，找到可以回收的对象，然后直接删除，但是这样会导致内存碎片化。
        拷贝：就是在内存使用的时候，只使用一半的内存，比如说有一块内存，分成两半，分别是A，B。一开始B内存是没有使用的，然后在A内存里面找到有用的对象，直接拷贝到b内存里面去，完事之后，直接把A内存里面的数据给删掉。这样的效率比较高，但是浪费内存空间。
        标记压缩：在内存里面，先把没有用的对象给回收掉，然后重新把有用的对象进行排序，这样内存里面的对象是有序的。但是他的效率比较低。

2.GC算法

1. 在这个三种回收算法的基础上，出现了十几种垃圾回收器。

2. GC的演化过程：主要随着内存的不断增长，而陆续出现新的垃圾回收器。

3. 在java1.8里面主要是分代算法，分代算法可以说是由拷贝算法演变而来，分代算法的jvm垃圾回收器有6个，分代算法里面有新生代和老年代，新生代有伊甸园区和幸存者区，其中幸存者区有两个区域，他们之间的默认比例是8比1比1

4.首先新创建的对象会在伊甸园区，等这个区的容量满了之后，进行垃圾回收，会把存活的对象放到幸存者1区，然后直接清空伊甸园区，当第二次进行垃圾回收的时候，会把伊甸园区里面存活的对象跟幸存者1区的对象直接放到幸存者2区，并且同时清除伊甸园区跟幸存者1区，第三次垃圾回收的时候，会把伊甸园区里面存活的对象跟幸存者2区的对象直接放到1区，然后进行清空操作，在进行垃圾回收的时候会重复这个操作，然后满足一定条件的对象，会被转移到老年代里面

3.遇到的问题

        以上这个是最简单的垃圾回收的流程，但是有一个问题，那就是在早期回收垃圾的时候，业务线程是会暂停的，回收垃圾的线程在运行（进行垃圾回收），也就是说，在回收垃圾的过程中，很多线程都是暂停的，那这样的话，应用的响应时间就会变慢。

        举个例子：有用户在下单的时候，应用的运行内存满了，jvm进行垃圾回收，那用户下单时候就会被卡住，所以这个响应时间就会变慢（在系统里面，比较重要的两点，第一个是吞吐量，第二个是响应时间，一般我们在开发里面，进行的JVM调优一般都是调优响应时间）

        而且当内存比较大的时候，一个线程进行垃圾回收会比较慢（可以理解为你一个人收拾100平米的房子，会很吃力），所以后面就演变出了多线程来进行垃圾回收，但是这个多线程也不是越多越好，因为会涉及到cpu的上下文切换，还有就是当你的电脑是四核，那你设置5个线程，那这个时候的效果就不是很好，所以就出现的了CMS回收器

4.CMS回收器跟三色算法

        CMS回收器（并发垃圾回收）：举个例子，早期的垃圾回收器是业务线程执行，要回收垃圾的时候，垃圾回收线程执行，业务线程暂停。那这个CMS就是垃圾回收线程一起参与你的业务，如果产生垃圾，也不用你的线程暂停，直接就把垃圾回收掉。

但是CMS垃圾回收器有一个问题，那就是回收线程在标记了某一个对象是否为垃圾之后，由于cpu的上下文切换导致了回收线程暂停了，那么回收线程重新运行之后，如何判断标记的对象的状态是否改变。因为有可能不是垃圾的对象，在回收线程暂停的过程中，变成了垃圾，那么为了解决这个问题，就有了三色标记算法。

        三色标记算法：三色表示的是对象的三个状态属性有白，黑，灰三种颜色（白色表示：还没有被垃圾回收器扫描的对象，黑色表示：对象本身和对象的成员变量都已经被扫描了，灰色表示：对象本身已经被扫描，但是成员变量还没扫描完），这个算法主要是用来标记活动跟要回收的对象，可以让jvm不发生或者在remark阶段发生一次stw，在清除的时候，是清除白色标记的对象。

        在CMS跟G1回收器里面，都用到了这个三色标记法，但是使用三色标记法会有一个漏标的问题，CMS跟G1的处理方法都不一样。

        CMS是通过写屏障的方法，就是当已经标记了黑色的对象，当他有某个成员变量指向了白色标记对象引用的时候，把这个黑色标记变成灰色标记，但这样还是有一个并发标记，产生漏标的问题，这个算得上是一个比较隐蔽的bug，但是造成问题也是比较严重的。

        举个例子：在回收线程标记A对象的时候，A对象指向B对象，B对象指向C对象，其中A对象还有两个成员变量A1，A2，在回收线程扫描完了A对象的A1，还没来得及扫描A2的时候，回收线程暂停了，然后在业务层面，B对象指向了null，然后A1指向了D对象，那这个时候，通过写屏障，会把A对象的标记变成灰色，然后回收线程继续运行，开始扫描完A2，完事之后会把A标记成了黑色，那这个时候，D对象就没办法被标记，所以D对象会被清除，为了解决这个问题，CMS在最后的remark阶段，必须从头扫描一遍，那这个时候就会产生stw

        G1使用了SATB来解决这个漏标的问题，就是灰色标记的对象指向白色标记的对象，当这个指向的关系消失的时候，进行一个快照，把白色标记的对象放到GC的堆栈里面，然后在堆栈里面查询，如果有对象引用了这个白色标记的对象，那就把这个白色标记的对象标记成灰色

        还有就是在java里面有四种引用类型，强引用：在代码里面直接new出来的对象属于一个强引用，如果一个对象具有强引用，JVM就没有办法对它进行回收，当内存空间不够的时候就会报OOM错误，软引用：如果一个对象只具备软引用，那么当内存空间不够的时候，JVM就会把这个对象进行回收，弱引用：如果一个对象只具备了弱引用，那么被jvm的gc线程检测到了，这个对象就会被回收