2021秋招最新JAVA面試題|垃圾收集器題目匯總

JAVA基礎篇面試題

1. 簡述四種垃圾回收器

串行垃圾回收器（serial）

概念：他為單執行緒環境設計且只使用一個執行緒進行垃圾回收，會暫停所有的用戶執行緒，不適合服務器環境；

Serial收集器：單執行緒的新生代收集器，需要暫停其他執行緒，推薦在客戶端模式下選用，由于沒有執行緒互動的開銷，可以獲得最高的單執行緒收集效率，

并行垃圾回收器（Parallel）

概念：多個垃圾收集執行緒并行作業，此時用戶執行緒是暫停的，適用于科學計算/大資料處理；

ParNew收集器：Serial收集器的多執行緒并發版本；

并發垃圾回收器（CMS）

概念：用戶執行緒和垃圾收集執行緒同時執行（不一定是并行，可能交替執行），不需要停頓用戶執行緒；

CMS收集器：以獲得最短回收停頓時間為目的的收集器，基于標記-清除出演算法；

G1垃圾回收器

將堆記憶體分割成不同的區域然后并發的對其進行垃圾回收；

一款主要面向服務端應用的垃圾收集器；使用Mixed GC模式，面向堆記憶體任何部分來組成回收集進行回收，標準就是哪塊記憶體存放的垃圾數量最多，回收收益最大，整體看是標記整理演算法實作，區域看，兩個Region之間是標記復制演算法實作，不會產生記憶體空間碎片，

G1把連續的JAVA堆記憶體劃分為多個大小相等的獨立區域（Region）;每一個Region可以充當Eden，Survivor，老年代空間，還有Humongous區域，專門用來存盤大物件，只要大小超過了一個Region的一半的物件即為大物件，

除G1外的圖上其他收集器的特點：

• 年輕代與老年代是各自獨立且連續的記憶體塊；
• 年輕代垃圾收集是1個Eden+2個Survivor，使用復制演算法；
• 老年代收集必須掃描整個老年代區域；
• 都是以盡可能少而快速地執行GC為設計原則；

2. 配置JVM的垃圾回收器

java的GC回收型別有:

UseSerialGC、UseParallelGC、UseConcMarkSweepGC、UseParNewGC、UseParallelOldGC、UseG1GC

# 查看JVM當前回收器
java -XX:PrintCommandLineFlags -version
# 默認的回收器是并行回收
-XX:+UseParallelGC
# 串行回收
-XX:+UseSerialGC
-----------------------------------------
-XX:+UseParNewGC #使用這個引數后會在新生代進行并行回收，老年代仍舊使用串行回收，新生代S區任然使用復制演算法，作業系統是多核CPU上效果明顯，單核CPU建議使用串行回收器，列印GC詳情時ParNew標識著使用了ParNewGC回收器，默認關閉，
-XX:+UseConcMarkSweepGC #并發標記清除，即使用CMS收集器，它是和應用程式執行緒一起執行，相對于Stop The World來說虛擬機停頓時間較少，停頓減少，吞吐量會降低，它使用的是 標記清除演算法，運作程序為四個步驟，分別是 初始標記—并發標識—重新標記—并發清除，它是老年代的收集演算法，新生代使用ParNew收集演算法，默認關閉
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection # Full GC后，進行一次整理，整理程序是獨占的，會引起停頓時間變長，僅在使用CMS收集器時生效，
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0 #設定在執行多少次Full GC后對記憶體空間進行壓縮整理，

3. 垃圾收集器對應收集區域

4. JVM的Client和Server模式是什么

32位的WindowsOS，無論硬體如何都默認使用Client的JVM模式；

32位的其他OS，2G記憶體同有2個cpu以上用Server模式，低于則默認使用Client模式；

64位OS都是server模式；

5. 垃圾收集器的詳細總結

Serial收集器

作用范圍：新生代

概念: 單執行緒的新生代收集器，需要暫停其他執行緒，推薦在客戶端模式下選用，由于沒有執行緒互動的開銷，可以獲得最高的單執行緒收集效率，

作業流程：

優勢：古老、簡單、穩定、高效；

? 單核下Client模式的默認新生代垃圾收集器；

不足：需要暫停用戶執行緒，停頓時間長;

? 僅有一個執行緒去回收；

配置：-XX:+UseSerialGC

配置后會默認使用：Serial（新生代）+Serial Old（老年代）的組合；

ParNew收集器

作用范圍：新生代

概念：使用多執行緒進行垃圾回收，是Serial收集器的多執行緒并行版本；會有Stop-The-World情況，常見的應用場景是配合老年代的CMS GC作業，其余和Serial收集器一樣；

作業流程：

優勢：多執行緒、穩定、高效；

? 很多Server模式的默認新生代垃圾收集器；

不足：需要暫停用戶執行緒；

配置：-XX:+UseParNewGC配置后只影響新生代，不影響老年代；

? -XX:ParallelGCThreads設定回收執行緒數量，默認開啟和CPU數目相同的執行緒數；

配置后默認開啟：ParNew（新生代）+Serial Old（老年代）的組合；但JDK8后不推薦此使用并且JDK9后不再支持該默認組合；

Parallel Scavenge收集器

作用范圍：新生代

概念：類似于ParNew收集器，使用復制演算法，并行的多執行緒垃圾收集器，俗稱吞吐量優先收集器，就是說，串行收集器在新生代和老年代并行化；

作業流程：

優勢：1. 可控制吞吐量，根據公式，程式運行100min，垃圾收集時間1min，吞吐量就是99%；高吞吐量意味著高效利用CPU的時間，它多用于在后臺運算不需要太多互動的任務；
吞 吐 量 = 運 行 用 戶 代 碼 時 間 運 行 用 戶 代 碼 時 間 + 運 行 垃 圾 收 集 時 間 吞吐量=\frac{運行用戶代碼時間}{運行用戶代碼時間+運行垃圾收集時間} 吞吐量=運行用戶代碼時間+運行垃圾收集時間運行用戶代碼時間?
? 2.自適應調節策略，虛擬機根據當前系統的運行情況手機性能監控資訊，動態調整這些引數以提供最合適的停頓時間(-XX:MaxGCPauseMillis)或最大吞吐量；

配置：-XX:+UseParallelGC或-XX:+UseParallelOldGC可互相激活，使用該收集器；

? -XX:ParallelGCThreads=N設定回收執行緒數量；

? 當 CPU 數量小于8， ParallelGCThreads 的值等于 CPU 數量，當 CPU 數量大于 8 時，則使用公式GC實際執行緒數N=8 + ((CPU - 8) * 5/8) = 3 +（（5*CPU）/ 8）

? 由于GC操作會暫停所有的應用程式執行緒，JVM為了盡量縮短停頓時間就必須盡可能地利用更多的CPU資源，這意味著，默認情況下，JVM會在機器的每個CPU上運行一個執行緒，最多同時運行8個，一旦達到這個上限，JVM會調整演算法，每超出5/8個CPU啟動一個新的執行緒，所以總的執行緒數就是（這里的N代表CPU的數目）：ParallelGCThreads = 8 + ((CPU - 8) * 5/8) 此處鏈接

配置第一個自動激活老年代ParallelOld收集器，或者配置ParallelOld老年代收集器，自動激活新生代Parallel收集器；

配置后：新生代使用Parallel Scavenge收集器，老年代使用ParallelOld收集器；

Parallel Old收集器

作用范圍：老年代

概念：是Parallel Scavenge的老年代版本，使用多執行緒的標記-整理演算法；

優勢：提供了吞吐量優先的垃圾收集器

作業流程：

配置：-XX:+UseParallelOldGC

配置后：新生代使用Parallel + 老年代Parallel Old

CMS收集器

作用范圍：老年代

概念：Concurrent Mark Sweep，并發標記清除；是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器；適用于在互聯網站或者B/S系統的服務器上，這類應用尤其重視服務器的回應速度，希望系統停頓時間最短，CMS非常適合堆記憶體大，CPU核數多的服務器端應用，也是G1出現之前大型應用的首選收集器；

作業流程：

• 初始標記：標記一下GC Roots能直接關聯的物件，速度很快，需要停頓用戶執行緒，
• 并發標記：從根開始遍歷整個物件圖的程序，程序耗時長，但不需要停頓用戶執行緒，
• 重新標記：為了修正用戶執行緒繼續運作而導致標記變動部分物件的標記記錄，這一階段會比初始階段稍長，但比并發標記時間短，需要停頓用戶執行緒，
• 并發清除：清理掉已死亡的物件，不需要移動存活物件，可以與用戶執行緒同時并發，

優勢：并發收集停頓低，并發是指與用戶執行緒一起執行；

不足：1.對處理器資源非常敏感，會占用一部分執行緒降低總吞吐量，默認啟動的回收執行緒數是 (處理器核心數+3)/4；

? 2.無法處理浮動垃圾，在并發標記和并發清理程序中，會產生新的垃圾物件，CMS無法在當次收集中處理掉他們，只好在下一次清理，這部分垃圾稱為浮動垃圾，

? 3.CMS使用標記清除演算法，會產生大量的碎片化空間，最后需要通過擔保機制對堆記憶體進行壓縮，CMS提供了引數-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction(默認0，即每次都進行記憶體整理)來指定多少次CMS收集之后，進行一次壓縮的Full GC；

配置：-XX:+UseConcMarkSweepGC

配置該引數后會自動打開配置-XX:+UseParNewGC

該引數開啟后使用的是：ParNew新生代 + CMS老年代 + Serial Old的收集器組合，Serial Old將作為CMS出錯的后備收集器；

Serial Old收集器

作用范圍：老年代

概念：是Serial的老年代版本，同樣是單執行緒收集器，使用標記-整理演算法，這個收集器也主要是運行在Client默認的java虛擬機默認的老年代垃圾收集器；也是CMS的兜底收集器；

作業流程：

配置：-XX:+UseSerialOldGCJDK8以后配置無效，已被取消；虛擬機會無法啟動，顯示該配置無效；

G1收集器

作用范圍：整個堆

概念：將堆記憶體分割成不同的區域然后并發的對其進行垃圾回收；

一款主要面向服務端應用的垃圾收集器；使用Mixed GC模式，面向堆記憶體任何部分來組成回收集進行回收，標準就是哪塊記憶體存放的垃圾數量最多，回收收益最大，整體看是標記整理演算法實作，區域看，兩個Region之間是標記復制演算法實作，不會產生記憶體空間碎片，

G1把連續的JAVA堆記憶體劃分為多個大小相等的獨立區域（Region）;每一個Region可以充當Eden，Survivor，老年代空間，還有Humongous區域，專門用來存盤大物件，只要大小超過了一個Region的一半的物件即為大物件，

記憶體空間：

[外鏈圖片轉存失敗,源站可能有防盜鏈機制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-6qfjATAk-1631581055744)(./imgs/G1收集器記憶體圖.jpg)]

針對Eden區進行收集，Eden區耗盡后會觸發垃圾收集，主要是小區域收集+形成連續的記憶體塊，避免記憶體碎片；

Eden區的資料移動到Survivor區，假如出現Survivor區空間不夠，Eden區資料會部分晉升到Old區；

Survivor區的資料移動到新的Survivor區，部分資料晉升到Old區；

最后Eden區收集干凈，GC結束，用戶執行緒繼續執行；

作業流程：

• 初始標記：標記GC Roots能直接關聯的物件，并修改TAMS的指標，需要停頓執行緒，耗時短，借助Minor GC時同步完成，實際沒有額外停頓，
• 并發標記：從根開始進行可達性分析，耗時長但可并行，完成后重新處理原始快照下有變動的物件，
• 最終標記：對用戶執行緒做另一個短暫的暫停，用于處理并發階段結束后仍遺留下的少量SATB（原始快照）記錄，
• 篩選回收：統計資料，按回收價值和成本排序，將存活物件復制到空Region并清理舊的Region空間，暫停用戶執行緒，并行完成清理和移動物件，

優勢：高吞吐量，盡可能滿足垃圾收集暫停時間的要求；

? 像CMS收集器一樣，能與應用程式并發執行；

? 整理空閑空間更快，沒有記憶體碎片；

? 可預測GC停頓時間，用戶可以指定期望停頓的時間；

? 保證高吞吐性能和不需要更大的堆空間；

G1相比CMS的不足：

1. G1在垃圾收集產生的記憶體占用與程式運行額外執行負載都比CMS高；
2. G1卡表實作復雜，每個Region均有一個，消耗記憶體大，CMS只有一個，實作簡單，只需要處理老年代到新生代的參考，節省空間，
3. 負載角度：CMS使用寫后屏障更新維護卡表，G1還需要使用寫前卡表跟蹤并發時指標變化，G1需實作類似小訊息佇列的結構，將寫前，寫后屏障放到佇列異步處理，

配置：-XX:+UseG1GC

-XX:G1HeapRegionSize=n指定每個Region磁區的大小（1MB~32MB,是2的冪），默認將整堆劃分為2048個磁區；

-XX:MaxGCPauseMillis=n最大GC停頓時間，JVM盡可能但不保證停頓小于這個時間（毫秒），可以設定為100；

-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n堆占用了多少的時候就觸發GC，默認45；

-XX:ConcGCThreads=n并發GC使用的執行緒數；

-XX:G1ReservePercent=n設定作為空閑空間的預留記憶體百分比，以降低目標空間溢位的風險，默認值是10%；

6. 如何選擇垃圾收集器

• 單CPU或小記憶體，單機程式

  -XX:+UseSerialGC

• 多CPU，需要最大吞吐量，如后臺計算型應用

  -XX:+UseParallelGC 或者 -XX:+UseParallrelOldGC

• 多CPU，追求低停頓，需要快速回應如互聯網應用

  -XX:+UseConcMarkSweepGC

  -XX:+ParNewGC

7. github奇淫技巧

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https://github.com/NervJS/taro/blob/next/package.json#L8

給別人的代碼行高亮（多行）：git地址#L行號-L行號

https://github.com/wuba/Taro-Mortgage-Calculator/blob/master/package.json#L2-L10

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