1.什么是GC

GC就是垃圾回收的缩写, 目的就是在java虚拟机中 用于管理和回收堆内存的对象, 当创建对象时，jvm会将其存储在堆内存, 如果这个对象没有被任何引用所使用，称之为不可达对象，这种对象就是GC准备回收的目标。GC通过一定的策略来实现这个目标，它的策略主要包含两种（1.GC标记算法 2.GC回收算法）

2.GC标记算法 --面试题 重点

2.1引用计数法

引用计数法是一种最简单的标记算法，目的是用于追踪对象是否可用，每个堆内存存储的对象都会有一个引用计数器，当有一个引用指向它 计数器+1 如果少了一个引用 计数器-1 当计数器为0时 就可以标记成可回收对象

• 缺点：无法处理循环引用的问题，如果多个对象之间相互引用 计数器永远不会为0除非有外力介入否则不会被回收 很容易导致内存泄漏

2.2可达性分析法：

可达性分析法用于判断对象是否可达的一种算法，在jvm中或者其他支持垃圾回收的语法使用非常广泛。它的实现原理是：首先有一个GC ROOT（根）作为整个对象访问链的入口从根开始向下搜索（深度优先搜索）对象引用图，这样就会形成如下图引用链，不在引用链上的对象就会标记成可回收对象

2.3三色标记法：

三色标记法也是jvm一种非常重要的标记算法，在该算法中，将堆内存的对象分成三种颜色，通过不同的颜色来区分是否可达

• 白色：表示垃圾回收器未被访问过的对象，这些对象可能是垃圾
• 灰色：表示垃圾回收器已经标记为可达了，但是和其关联的对象没有被全部扫描
• 黑色：表示垃圾回收器已经标记为可达了，同时和其关联的对象全部扫描完 就从灰色变成黑色

2.3.1三色标记法执行原理

• 首先，所有对象都是白色
• 从GC ROOT根开始 扫描我的下一级，如果扫描到立马标记成灰色
• 然后继续采用深度优先搜索和广度优先搜索 扫描跟灰色相关联的对象 直到所有灰色对象及其关联的对象全部扫描完毕 灰色变成黑色
• 最终扫描完毕 所有白色对象就是不可达对象 就是可以垃圾回收的对象

3.GC回收算法

3.1标记清除法：

是GC中回收算法最基础的算法，主要用于回收无用的对象 该算法主要分两个阶段：

• 标记阶段：这个阶段 垃圾回收器 从根开始 去进行搜索哪些对象是可达的（可达性分析法） 找到之后把这种对象打一个标记
• 回收（清除）阶段：这个阶段 主要针对于这些没有标记的对象 统一进行回收

3.1.1 缺点

这种回收算法虽然简单 但存在一个非常致命的缺点，会导致内存碎片太多，这样如果后期需要分配连续的空间 很可能会出现内存不足

3.2复制（拷贝）算法：

复制算法 是一种垃圾回收器内存管理技术 一般适用于新生代内存比较多（详情分代算法） 会将内存划分成两个或多个相等的内存空间

• 实现原理：

  • 初始状态：所有对象会分配到其中一块内存区域
  • 标记阶段：当触发GC时，要标记谁是可达的 表示存活的对象
  • 复制阶段：将标记成存活的对象 复制到另一块内存区域
  • 原空间清理：前面完成复制后 表示所有对象都已经复制好了 原来的内存空间可以直接被回收
  • 角色互换：下一次GC 两块内存区域角色互换 原来的保留内存 变成可用内存
  • 晋升阶段：如果经过多次GC依然有对象存活 就会晋升到老年代

• 缺点：

  • 内存一分为二 内存利用率减半
  • 针对于生成周期比较长的对象，频繁复制会浪费性能

3.3标记压缩（整理）法：

标记压缩法主要包含两个阶段：标记阶段和压缩阶段 来处理内存中的垃圾对象 这样可以完美解决 内存碎片和内存利用率减半的问题

• 标记阶段：类似于标记清除法的标记阶段 也是通过GC ROOT开始 找到哪些对象是存活进行标记
• 压缩阶段：将这些标记存活的对象 进行压缩 移动到内存的一端，使存活的对象紧密的排在一起 压缩阶段结束后其他内存区域就可以进行整体回收
• 缺点：由于每次压缩阶段都需要不断移动存活对象，如果存活对象特别多，或者有一些长期存活的对象 这样会耗费内存性能。

3.4分代算法：

GC会将创建的对象根据回收次数或者对象的大小来划分成不同的区域 主要分为两个区域（第三个区域很少用到不做解释）：1.新生代 2.老年代

• 新生代：新创建的对象一般都存放于新生代，新生代还会继续细分为三个区域（Eden区 From区 To区 比例是8：1：1）大部分对象会在这个阶段死亡被回收（适合采用复制算法）

  • Eden区：用于存放新建的对象，如果创建的对象比较大时，直接分配到老年代 如果Eden区内存不足 触发GC对新生代进行垃圾回收
  • From区：一般是作为上一次GC存活者，下一次GC的扫描者
  • To区：一般表示保留内存或者包含一些已经被清理的对象

• 老年代：在新生代经历了一定次数的GC后 依然存活的对象或者创建的对象比较大时 会晋升老年代，而老年代对象相对比较稳定 存活周期很长（更加适合采用标记清除 标记压缩算法）

3.4.1 from和to区之间的转换

• 首先垃圾回收器标记出Eden区和From区中的存活对象，然后将这些存活的对象复制到To区
• GC完成后，原来的From区变成空 因为它存活的对象已经保存到To区了
• 原来的To区现在包含了Eden区和原来的From区存活对象 再将这个原来的To区变成新的From区
• 下一轮GC所有新的对象也会创建在Eden区，然后GC时继续标记Eden区和新的From区 标记好了后 复制到新的To区

3.4.2 新生代和老年代的转换

• 对象在新生代经历一定次数（默认15次），因为每经历一次GC年龄+1，年龄达到15依然存活 晋升老年代
• 新生代中有From区和To区 对象总量超过了一半，那么年龄大于一个阈值也会直接晋升老年代 避免了From区和To区空间变小 出现频繁复制的问题
• 如果对象较大可能直接跳过新生代直接进入老年代

4.面试题

举例

1.什么是GC？

2.GC算法有哪些？--进阶 优缺点

3.GC有哪些标记算法？ --优缺点

4.新生代和老年代是什么？如何转换的？