什么?面试官问我G1垃圾收集器?

·  阅读 7311
什么?面试官问我G1垃圾收集器?

面试官要不这次来聊聊G1垃圾收集器?

候选者:嗯嗯,好的呀

候选者:上次我记得说过,CMS垃圾收集器的弊端:会产生内存碎片&&空间需要预留

候选者:这俩个问题在处理的时候,很有可能会导致停顿时间过长,说白了就是CMS的停顿时间是「不可预知的」

候选者:而G1又可以理解为在CMS垃圾收集器上进行”升级”

候选者:G1 垃圾收集器可以给你设定一个你希望Stop The Word 停顿时间,G1垃圾收集器会根据这个时间尽量满足你

候选者:在前面我在介绍JVM堆的时候,是画了一张图的。堆的内存分布是以「物理」空间进行隔离

候选者:在G1垃圾收集器的世界上,堆的划分不再是「物理」形式,而是以「逻辑」的形式进行划分

候选者:不过,像之前说过的「分代」概念在G1垃圾收集器的世界还是一样奏效的

候选者:比如说:新对象一般会分配到Eden区、经过默认15次的Minor GC新生代的对象如果还存活,会移交到老年代等等…

候选者:我来画下G1垃圾收集器世界的「堆」空间分布吧

候选者:从图上就可以发现,堆被划分了多个同等份的区域,在G1里每个区域叫做Region

候选者:老年代、新生代、Survivor这些应该就不用我多说了吧?规则是跟CMS一样的

候选者:G1中,还有一种叫 Humongous(大对象)区域,其实就是用来存储特别大的对象(大于Region内存的一半)

候选者:一旦发现没有引用指向大对象,就可直接在年轻代的Minor GC中被回收掉

面试官:嗯…

候选者:其实稍微想一下,也能理解为什么要将「堆空间」进行「细分」多个小的区域

候选者:像以前的垃圾收集器都是对堆进行「物理」划分

候选者:如果堆空间(内存)大的时候,每次进行「垃圾回收」都需要对一整块大的区域进行回收,那收集的时间是不好控制的

候选者:而划分多个小区域之后,那对这些「小区域」回收就容易控制它的「收集时间」了

面试官:嗯…

面试官那我大概了解了。那要不你讲讲它的GC过程呗?

候选者:嗯,在G1收集器中,可以主要分为有Minor GC(Young GC)和Mixed GC,也有些特殊场景可能会发生Full GC

候选者:那我就直接说Minor GC先咯?

面试官:嗯,开始吧

候选者:G1的Minor GC其实触发时机跟前面提到过的垃圾收集器都是一样的

候选者:等到Eden区满了之后,会触发Minor GC。Minor GC同样也是会发生Stop The World的

候选者:要补充说明的是:在G1的世界里,新生代和老年代所占堆的空间是没那么固定的(会动态根据「最大停顿时间」进行调整)

候选者:这块要知道会给我们提供参数进行配置就好了

候选者:所以,动态地改变年轻代Region的个数可以「控制」Minor GC的开销

面试官嗯,那Minor GC它的回收过程呢?可以稍微详细补充一下吗

候选者:Minor GC我认为可以简单分为为三个步骤:根扫描、更新&&处理 RSet、复制对象

候选者:第一步应该很好理解,因为这跟之前CMS是类似的,可以理解为初始标记的过程

候选者:第二步涉及到「Rset」的概念

面试官:嗯…

候选者:从上一次我们聊CMS回收过程的时候,同样讲到了Minor GC,它是通过「卡表」(cart table)来避免全表扫描老年代的对象

候选者:因为Minor GC 是回收年轻代的对象,但如果老年代有对象引用着年轻代,那这些被老年代引用的对象也不能回收掉

候选者:同样的,在G1也有这种问题(毕竟是Minor GC)。CMS是卡表,而G1解决「跨代引用」的问题的存储一般叫做RSet

候选者:只要记住,RSet这种存储在每个Region都会有,它记录着「其他Region引用了当前Region的对象关系」

候选者:对于年轻代的Region,它的RSet 只保存了来自老年代的引用(因为年轻代的没必要存储啊,自己都要做Minor GC了)

候选者:而对于老年代的 Region 来说,它的 RSet 也只会保存老年代对它的引用(在G1垃圾收集器,老年代回收之前,都会先对年轻代进行回收,所以没必要保存年轻代的引用)

面试官:嗯…

候选者:那第二步看完RSet的概念,应该也好理解了吧?

候选者:无非就是处理RSet的信息并且扫描,将老年代对象持有年轻代对象的相关引用都加入到GC Roots下,避免被回收掉

候选者:到了第三步也挺好理解的:把扫描之后存活的对象往「空的Survivor区」或者「老年代」存放,其他的Eden区进行清除

候选者:这里要提下的是,在G1还有另一个名词,叫做CSet。

候选者:它的全称是 Collection Set,保存了一次GC中「将执行垃圾回收」的Region。CSet中的所有存活对象都会被转移到别的可用Region上

候选者:在Minor GC 的最后,会处理下软引用、弱引用、JNI Weak等引用,结束收集

面试官:嗯,了解了,不难

面试官我记得你前面提到了Mixed GC ,要不来聊下这个过程呗?

候选者:好,没问题的。

候选者:当堆空间的占用率达到一定阈值后会触发Mixed GC(默认45%,由参数决定)

候选者:Mixed GC 依赖「全局并发标记」统计后的Region数据

候选者:「全局并发标记」它的过程跟CMS非常类型,步骤大概是:初始标记(STW)、并发标记、最终标记(STW)以及清理(STW)

面试官:确实很像啊,你继续来聊聊具体的过程呗?

候选者:嗯嗯,还是想说明下:Mixed GC它一定会回收年轻代,并会采集部分老年代的Region进行回收的,所以它是一个“混合”GC。

候选者:首先是「初始标记」,这个过程是「共用」了Minor GC的 Stop The World(Mixed GC 一定会发生 Minor GC),复用了「扫描GC Roots」的操作。

候选者:在这个过程中,老年代和新生代都会扫

候选者:总的来说,「初始标记」这个过程还是比较快的,毕竟没有追溯遍历嘛

面试官:…

候选者:接下来就到了「并发标记」,这个阶段不会Stop The World

候选者:GC线程与用户线程一起执行,GC线程负责收集各个 Region 的存活对象信息

候选者:从GC Roots往下追溯,查找整个堆存活的对象,比较耗时

面试官:嗯…

候选者:接下来就到「重新标记」阶段,跟CMS又一样,标记那些在「并发标记」阶段发生变化的对象

候选者:是不是很简单?

面试官:且慢

面试官CMS在「重新标记」阶段,应该会重新扫描所有的线程栈和整个年轻代作为root

面试官据我了解,G1好像不是这样的,这块你了解吗?

候选者:嗯,G1 确实不是这样的,在G1中解决「并发标记」阶段导致引用变更的问题,使用的是SATB算法

候选者:可以简单理解为:在GC 开始的时候,它为存活的对象做了一次「快照」

候选者:在「并发阶段」时,把每一次发生引用关系变化时旧的引用值给记下来

候选者:然后在「重新标记」阶段只扫描着块「发生过变化」的引用,看有没有对象还是存活的,加入到「GC Roots」上

候选者:不过SATB算法有个小的问题,就是:如果在开始时,G1就认为它是活的,那就在此次GC中不会对它回收,即便可能在「并发阶段」上对象已经变为了垃圾。

候选者:所以,G1也有可能会存在「浮动垃圾」的问题

候选者:但是总的来说,对于G1而言,问题不大(毕竟它不是追求一次把所有的垃圾都清除掉,而是注重 Stop The World时间)

面试官:嗯…

候选者:最后一个阶段就是「清理」,这个阶段也是会Stop The World的,主要清点和重置标记状态

候选者:会根据「停顿预测模型」(其实就是设定的停顿时间),来决定本次GC回收多少Region

候选者:一般来说,Mixed GC会选定所有的年轻代Region,部分「回收价值高」的老年代Region(回收价值高其实就是垃圾多)进行采集

候选者:最后Mixed GC 进行清除还是通过「拷贝」的方式去干的

候选者:所以,一次回收未必是将所有的垃圾进行回收的,G1会依据停顿时间做出选择Region数量(:

面试官:嗯,过程我大致是了解了

面试官那G1会什么时候发生full GC?

候选者:如果在Mixed GC中无法跟上用户线程分配内存的速度,导致老年代填满无法继续进行Mixed GC,就又会降级到serial old GC来收集整个GC heap

候选者:不过这个场景相较于CMS还是很少的,毕竟G1没有CMS内存碎片这种问题(:

本文总结(G1垃圾收集器特点):

  • 从原来的「物理」分代,变成现在的「逻辑」分代,将堆内存「逻辑」划分为多个Region
  • 使用CSet来存储可回收Region的集合
  • 使用RSet来处理跨代引用的问题(注意:RSet不保留 年轻代相关的引用关系)
  • G1可简单分为:Minor GC 和Mixed GC以及Full GC
  • 【Eden区满则触发】Minor GC 回收过程可简单分为:(STW) 扫描 GC Roots、更新&&处理Rset、复制清除
  • 【整堆空间占一定比例则触发】Mixed GC 依赖「全局并发标记」,得到CSet(可回收Region),就进行「复制清除」
  • R大描述G1原理的时候,从宏观的角度看G1其实就是「全局并发标记」和「拷贝存活对象
  • 使用SATB算法来处理「并发标记」阶段对象引用可能会修改的问题
  • 提供可停顿时间参数供用户设置(G1会尽量满足该停顿时间来调整 GC时回收Region的数量

欢迎关注我的微信公众号【Java3y】来聊聊Java面试,对线面试官系列持续更新中!

【对线面试官-移动端】系列 一周两篇持续更新中!

【对线面试官-电脑端】系列 一周两篇持续更新中!

原创不易!!求三连!!

分类:
后端
标签:
收藏成功!
已添加到「」, 点击更改