高频面试题-请把Java垃圾回收器说清楚！
Posted 敲代码的程序狗
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高频面试题-请把Java垃圾回收器说清楚！相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
深入理解Java虚拟机一书中写到：如果说收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。
不同的时代，出现了不同了垃圾收集器，它们被不断的应用在各个版本的Java虚拟机中。
首先来画一张图，将具体的几个垃圾收集器展示出来。
上图就是我们要说的一共七种收集器，图中一共分为两大部分，上半部分（Serial、ParNew、Parallel Scavenge）分属于新生代收集器，下半部分（CMS、Serial Old、ParNew Old）分属于老年代收集器，而G1算是一个特殊的收集器，因为其不分新生代和老年代。
收集器的迭代
JDK1.3.1之前，Serial收集器是唯一的新生代收集器，可以说除此之外，毫无选择。
JDK1.3.1之后，就出现了Parallel、CMS、G1等等的收集器。
从JDK1.7 Update14之后，其虚拟机中的收集器正式更换为G1收集器。
几个非常重要的概念
Stop The World（垃圾收集停顿机制）： 当垃圾收集器在进行垃圾收集时，必须要暂停其他的所有线程，这个暂停状态将会持续到本次垃圾收集任务结束；这个过程就是Stop The World，可以说这就是一个垃圾收集停顿机制，也是所有垃圾收集器都会有的机制，毕竟每次收集时就停顿线程，给系统会造成一定程度的延迟。
虽然没办法解决必须停顿所有线程的问题，但是经过多年的努力，多个版本垃圾收集器的更新换代，这个停顿过程也越来越短。
Throughput（吞吐量）： 运行用户代码时间 / （运行用户代码时间 + 垃圾收集停顿时间），吞吐量越大，代表着收集器性能越好。
收集器中的并发和并行：
（1）并发，垃圾收集任务与工作线程并发执行，但这并不代表就不会存在停顿时间，只是会大幅度减少停顿时间。
（2）并行，在收集过程中，并行执行多个收集任务，以此来减少Stop The World带来的停顿时间，从而提高垃圾收集的性能。
Minor GC和Full GC：
Minor GC：新生代GC，在新生代内存中的垃圾收集工作，具有执行频繁、回收速度快等特点。
Full GC：老年代GC，在老年代内存中的垃圾收集工作，老年代GC还被称作Major GC，在执行时，可能会执行一次Minor GC，但是这个Minor GC不一定会执行；当然了，Full GC的执行速度要比Minor GC的执行速度要慢数倍之多。
Serial收集器
收集区域：新生代
使用算法：复制算法
是否支持并行：不支持，单线程收集器。
是否支持并发：不支持
号称年龄最大、最基本的收集器，作为单线程收集器，简单高效是它与其他单线程收集器之间的优势；也是因为单线程的缘故，没了线程之间的交互开销，在一定程度上，比如轻量应用级系统，就造就了其简单高效的应用模式。
这里也说一下其进行垃圾收集时的大概过程：
（1）单线程执行GC，并且暂停所有的工作线程。
（2）采用复制算法进行收集。
（3）收集完成后，则将工作线程开启。这里还可能会继续进行Full GC。
ParNew
收集区域：新生代
使用算法：复制算法
是否支持并行：支持，多线程收集器。
是否支持并发：不支持
ParNew收集器可以说成是Serial收集器的多线程版本，除了是并行处理收集工作之外，其余的特征都与Serial收集器相同。
在单CPU的环境中，一定还是Serial收集器是最优选，因为多了线程交互，所以在多CPU的服务器环境下，ParNew收集器的性能还是优于Serial收集器的。
ParNew的工作过程大概是以下这样：
（1）多线程执行GC，并且暂停所有的工作线程。
（2）采用复制算法进行收集。
（3）收集完成后，则将工作线程开启。这里还可能会继续进行Full GC。
Parallel Scavenge
收集区域：新生代
使用算法：复制算法
是否支持并行：支持，多线程收集器。
是否支持并发：不支持
Parallel Scavenge收集器这个收集器与其他收集器不同的地方，就在于其目的是为了控制吞吐量，其他收集器则是为了尽可能的提高吞吐量，也就是降低、缩短收集工作进行时的停顿时间。
Parallel Scavenge收集器为了控制吞吐量，特定的提供了两个参数来实现吞吐量。
-XX:MaxGCPauseMillis(最大垃圾收集停顿时间)：设置一个毫秒值，收集器会尽可能的保证内存的回收时间不超过这个值，并不会使收集速度变快。
-XX:GCTimeRatio(吞吐量大小)：0-100的整数，这个值就代表着垃圾收集时间在整个收集过程时间的比例。
Parallel Scavenge收集器也被称为吞吐量收集器，还可以通过-XX:SurvivorRatio参数设置Eden区和Survivor区的比例。
Serial Old
收集区域：老年代
使用算法：标记-整理算法
是否支持并行：不支持，单线程收集器。
是否支持并发：不支持
与Serial收集器略有不同，但是两者的收集工作过程没什么差异。
Parallel Old
收集区域：老年代
使用算法：标记-整理算法
是否支持并行：支持，多线程收集器。
是否支持并发：不支持
Parallel Old从JDK1.6中开始提供使用，在对吞吐量要求高的情况，或者是CPU资源敏感的情况下，还是比较推荐考虑此收集器的。
CMS
收集区域：老年代
使用算法：标记清楚算法
是否支持并行：支持，多线程收集器。
是否支持并发：支持
CMS，全称Concurrent Mark Sweep，旨在获取最短回收停顿时间为目标的收集器，CMS相对比较经典，为了实现它的目标，它使用了四步来实现收集过程。
（1）初始标记（2）并发标记（3）重新标记（4）并发清除
这样就能消除Stop The World了吗？那是不可能的，在初始标记、并发标记时依然会出现Stop The World。
具体的这四步主要去干了点什么，咱们回头在另一篇文章里再说。
这里还需要注意一点，那就是CMS是使用的标记-清楚算法，那就注定会产生大量的内存碎片，这个在面试官嘴里会常问哦。
G1
收集区域：全部
使用算法：复制算法
是否支持并行：支持，多线程收集器。
是否支持并发：支持
G1其实是可以单独拿出一篇文章来写一下的，之后会做个详细解释，今天我们就只来看一下G1的几个特点。
1.并行、并发共存，在多CPU多核的资源下，能更有效的缩短Stop The World停顿的时间。
2.虽然是只用一个收集器就将所有的内存进行清理，但是依然会进行分代收集，只不过是采用了不同的方式去处理。
3.因为是管理着全部内存，所以，在空间维度上，G1将内存分为多个Region空间，以此来解决用复制算法来收集的情况。
4.G1还有一个优势就是，能可预测停顿时间。
组合使用策略
七种垃圾收集器，除了G1将新生代和老年代全部负责之外，其余的六种如何来搭配组合呢？
从名称上来，Serial和Serial Old是可以组合的，Parallel Scavenge和Parallel Old是可以组合的。
那么从现实的角度出发，Serial可以与Serial Old、CMS进行组合，因为ParNew等同于Serial的多线程版本，所以ParNew和Serial一样，都可以与Serial Old、CMS进行组合。
Parallel Scavenge收集器除了能和Parallel Old收集器配合使用，还能和Serial Old收集器进行组合。
来，上图，更清楚一些，
到这里，七种收集器就全部说完了，只有了解了本质后，我们也就可以逐渐进行调优的知识储备了，基础最重要，大家珍重。
以上是关于高频面试题-请把Java垃圾回收器说清楚！的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章