「Java垃圾分类」java垃圾分类小程序
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库俪能问什么问题
库俪能问什么问题
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Java 学习线路图是怎样的？
Java
基础
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== 与 equals?hashCode 与 equals ?
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jvm 内存结构
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为什么需要双亲委派
Java 内存模型
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Java中有类似C++ 的delete ，free语句来释放资源吗
java采用了垃圾回收机制，程序员无法操作内存释放
可以通过编程的手段来影响，让对象符合垃圾回收条件。
1、将无用对象赋值为null.
2、重新为引用变量赋值。比如：
Person p = new Person("aaa");
p = new Person("bbb");
这样，new Person（"aaa"）这个对象就是垃圾了——符合垃圾回收条件了。
3、让相互联系的对象称为“岛”对象
Person p1 = new Person("aaa");
Person p2 = new Person("bbb");
Person p3 = new Person("ccc");
p1=p2; p2=p3; p3=p1;
p1=null; p2=null; p3=null;
在没有对p1、p2、p3置null之前，它们之间是一种三角恋关系。分别置null，三角恋关系依然存在，但是三个变量不在使用它们了。三个Person对象就组成了一个孤岛，最后死在堆上——被垃圾回收掉
4、强制的垃圾回收System.gc（）
实际上这里的强制，是程序员的建议，什么时候执行还是JVM的垃圾回收器说了算
5、垃圾回收机制
JVM的垃圾回收机制主要涉及三个方面的问题：
1.JVM有哪些垃圾回收算法？各自有什么优势？
2.CMS垃圾回收器是如何工作的？有哪些阶段？
3.服务卡顿的元凶到底是什么？
Java不用程序来管理内存的回收，但这些内存是如何回收的？
其实，JVM有专门的线程在做这件事情。当内容空间达到一定条件时，会自动触发，这个过程就叫GC，负责GC的组件被称为垃圾回收器。JVM规范没有规定垃圾回收器怎么实现，它只需要保证不要把正在使用的对象回收掉就可以。在现在的服务器环境中，经常被使用的垃圾回收器有CMS和G1，但JVM还有其它几个常见的垃圾回收器。
GC的过程是先找到活跃的对象，然后把其他不活跃的对象判定为垃圾，然后删除，所以GC只与活跃的对象有关，和堆的大小无关。
接下来学习下分代垃圾回收的内存划分和GC过程，再有就是常见的垃圾回收器。
这篇比较重要，因为几乎所有的垃圾回收器都是在这些基本思想上演化出来的。
GC的第一步就是找出活跃的对象，根据GC Roots遍历所有的可达对象，这个过程就叫作标记。
如上图所示，圆圈代表对象，绿色的代表GC Roots，红色的代表可以追溯到的对象，标记后，有多个灰色的圆圈，代表都是可被回收的对象。
清除阶段就是把未被标记的对象回收掉。
这种方式有一个明显的问题，会产生碎片空间。
比如申请了1k、2k、3k、4k、5k的内存
由于某些原因，2k和4k的内存不再使用，交给垃圾回收器回收。
解决碎片问题，就需要进行内存整理。
有一个思路就是提送一个对等的内存空间，将存活的对象复制过去，然后清除员内存空间。
在程序设计时，一般遇到扩缩容或者碎片整理问题时，复制算法都是非常有效的。比如：HashMap的扩容使用的是同样的思路，Redis的rehash也是如此。
整个过程如下图
这种方式看似完美，解决了碎片问题，但是弊端也非常明显，它浪费了一半的内存空间来做这个事情，如果原本资源就有限，这就是一种无法容忍的浪费。
不用分配一个对等的空间也是可以完成内存的整理工作。
可以把内存想象成一个非常大的数组，根据随机的index删除了一些数据，那么对数组的清理不需要另外一个数组来进行支持的，使用程序就可以。
主要思路是移动所有的存活对象，且按照内存地址顺序依次排列，然后将末端内存地址以后的内存全部收回。
对象的引用关系一般是非常复杂的，从效率上来说，一般整理算法是要低于复制算法的。
JVM的垃圾回收器，都是对以上几种朴素算法的结合使用，简单看一下它们的特点：
效率一般，缺点是回造成内存碎片的问题。
复制算法是所有算法里面效率最高的，缺点是造成一定的空间浪费。
效率比前两者要差，但没有空间浪费，也消除了内存碎片问题。
所以没有最优的算法，只有最合适的算法。
JVM是计算节点，而不是存储节点。最理想的情况就是对象使用完成之后，它的生命周期立马就结束了，而那些被频繁访问的资源，我们希望它能够常驻在内存里。
对象大致可以分为两类：
1.大部分对象的生命周期都很短
2.其他对象则很可能会存活很长时间
现在的垃圾回收器都会在物理上或者逻辑上，把这两类对象进行分区。我们把死的快的对象所占的区域叫年轻代（Young Generation）。把其他活的长的对象所占的区域叫作老年代（Old Generation），老年代在有时候会叫作Tenured Generation。
年轻代使用的垃圾回收算法是复制算法，因为年轻代发生GC后，会有非常少的对象存活，复制这部分对象是非常高效的
年轻代的内部分区
如图所示，年轻代分为：一个伊甸园空间（Eden），两个幸存者空间（Survivor）。
当年轻代中的Eden区分配满的时候，就会触发年轻代的GC（Minor GC），具体过程如下
1.在Eden区执行了第一次GC之后，存活的对象会被移动到其中一个Suvivor分区（from）；
2.Eden区再次GC，这是会采用复制算法，将Eden和from区一起清理，存活的对象会被复制到to区；接下来只需要清空from区就可以了
在整个过程中总会有一个Survivor分区是空置的。Eden、from、to的默认比例是8:1:1,所以只会造成10%的空间浪费。
这个比例是由参数-XX:SurvivorRatio进行配置的（默认为8）。
补充下不常提到的TLAB。TLAB全称是Thread Local Allocation Buffer，JVM默认给每个线程开辟一个buffer区域，用来加速对象分配。这个buffer就放在Eden区中。
这个道理和Java语言中的ThreadLocal类似，避免了对公共区的操作，以及一些锁竞争。
老年代一般使用"标记-清除"、"标记-整理"算法。因为老年代的对象存活率一般是比较高的，空间又比较大，拷贝起来并不划算，不如采取就地收集的方式。
对象进入老年代的途径分类
如果对象够老，会通过"提升"进入老年代。关于对象老不老，是通过它的年龄来判断的。每发生一次Minor GC，存活下来的对象年龄都会加1,直到达到一定的阀值，就会提升到老年代，
这些对象如果变的不可达，直到老年代发生GC的时候才会被清理掉。
这个阀值可以通过参数 -XX:+MaxTenuringThreshold进行配置，最大值是15，因为它是用4bit存储的（所以把这个值调的很大的文章，是没有什么根据的）。
每次存活的对象，都会放入其中一个幸存区，这个区域默认比例是10%，但无法保证每次存活的对象都小于10%，当Survivor空间不够，就需要依赖其它内存（老年代）进行分配担保。这个时候，对象也会直接在老年代上分配。
超出某个大小的对象直接在老年代分配，通过参数设置-XX:PretenureSizeThreshold进行配置的，默认为0，默认全部在Eden区进行分配。
有的垃圾回收算法，并不要求age必须达到15才能晋升到老年代，它会使用一些动态的计算方法。比如，如果幸存区中相同年龄对象大小的和，大于幸存区的一半，大于或者等于age的对象将会直接进入老年代。
这些动态判定一半不受外部控制
对象的引用关系时一个巨大的网状，有的对象在Eden区，有的可能在老年代，那么这种跨代的引用是如何处理的呢？由于Minor GC是单独发生的，如果一个老年代的对象引用了它，如何确保能够让年轻代的对象存活呢？
对于是、否的判断，我们通常都会用到Bitmap（位图）和布隆过滤器来加快搜索的速度，需要另外再学习下（如果不知道这两个概念的话）
JVM也是用了类似的方法。其实，老年代是被分成众多的卡页（Card Page）的（一般数量是2的次幂）
卡表（Card Table）就是用于标记卡页状态的一个集合，每个卡表对应一个卡页。
如果年轻代有对象分配，而且老年代有对象指向这个新对象，那么这个老年代对象所对应内存的卡页就会被标识为dirty，卡表只需要非常小的存储空间就可以保留这些状态，垃圾回收时，就可以先读这个卡表，进行快速的判断。
接下来学习HotSpot的几个垃圾回收器，每种回收器都有各自的特点。在平常的GC优化时，一定要清楚现在用的是那种垃圾回收器。
下图包含了年轻代和老年代的划分，方便接下来的学习参考
处理GC的只有一条线程，并且在垃圾回收的过程中暂停一切用户线程。
这是最简单的垃圾回收器，虽然简单，但十分高效，通常用在客户端应用上。因为客户端应用不会频繁创建很多对象，用户也不会感觉出明显的卡顿。相反，它使用的资源更少，也更轻量级。
ParNew是Serial的多线程版本，由多条GC线程并行地进行垃圾清理。清理过程依然要停止用户线程。追求低停顿时间，与Serial唯一区别就是使用了多线程进行垃圾回收，在多CPU环境下性能比Serial会有一定程度的提升；但线程切换需要额外的开销，因此在单CPU环境中表现不如Serial。
另一个多线程版本的垃圾回收器。但与ParNew是有区别的
1.Parallel Scavenge:追求CPU吞吐量，能够在较短时间内完成指定任务，适合没有交互的后台计算，弱交互强计算。
2.ParNew:追求降低用户停顿时间，适合交互式应用，强交互弱计算。
与年轻代的Serial垃圾回收器对应，都是单线程版本，同样适合客户端使用。
年轻代Serial，使用复制算法。
老年代的Old Serial，使用标记-整理算法。
Parallel Old回收器是Parallel Scavenge 的老年代版本，追求CPU吞吐量。
CMS(Concurrent Mark Sweep)回收器是以获取最短GC停顿时间为目标的收集器，它在垃圾回收时使得用户线程和GC线程能够并发执行，因此在垃圾回收过程中用户也不会感到明显的卡顿。
长期看来，CMS垃圾回收器，是要被G1等垃圾回收器替换掉的，在Java8之后，使用它将会抛出一个警告！
除了上面几个垃圾回收器，我们还有G1、ZGC等更加高级的垃圾回收器，它们都有专门的配置参数来使其生效。
通过-XX：PrintCommandLineFlags参数，可以查看当前Java版本默认使用的垃圾回收器。在Java13中，默认的回收器就是G1。
以下是一些配置参数：
1.-XX:+UseSerialGC 年轻代和年老代回收器
2.-XX:+UseParNewGC 年轻代使用ParNew，老年代使用Serial Old。
3.-XX:+UseParallelOldGC 年轻代和老年代哦都市用并行回收器。
4.-XX:+UseConcMarkSweepGC 表示年轻代使用ParNew，老年代使用CMS。
5.-XX:+UseG1GC 使用G1垃圾回收器
6.-XX:+UseZGC 使用ZGC垃圾回收器
这些垃圾回收器的关系还是比较复杂的，请看下图
目前Java8还是主流使用版本，从Java8升级到高版本的Java体系是有一定成本的，所以CMS垃圾回收器还会持续一段时间
抛个问题，如果在垃圾回收的时候，又有新的对象进入怎么办？
为了保住程序不乱套，最好的办法就是暂停用户的一切线程，也就是在这段时间，是不能new对象的，只能等待，表象是在JVM上就是短暂的卡顿，什么都干不了，这个现象叫作Stop The World。
标记阶段，大多数是要STW的。如果不暂停用户进程，在标记对象的时候，有可能有其它用户线程会产生一些新的对象和引用，造成混乱。
现在的垃圾回收器，都会尽量去减少这个过程。但即使最先进的ZGC回收器，也会有短暂的STW过程。我们要做的就是在现有基础设施上，尽量减少GC停顿。
举例说明下
某个高并发服务的峰值流量是10万次/秒，后面有10台负载均衡的机器，那么每台机器平均下来需要1w/s。假如某台机器在这段时间内发生了STW，持续了一秒，那么至少需要10ms就可以返回的1万个请求，需要至少等待1秒。
在用户那里的表现就是系统发生了卡顿。如果我们的GC非常的频繁。这种卡顿就会特别的明显，严重影响用户体验。
虽然说Java为我们提供了非常棒的自动内存管理机制，但也不能滥用，因为它是有STW硬伤的。
介绍了堆的具体分区，年轻代和老年代。介绍了多个常用的垃圾回收器，不同的垃圾回收器有不同的特点。各种垃圾回收器都是为了解决头疼的STW问题，让GC时间更短，停顿更短，吞吐量更大。
接触了很多名词，总结如下
1.Mark
2.Sweep
3.Copy
4.Compact
1.Young generation
2.Survivor
3.Eden
4.Old Generation |Tenured Generation
5.GC
--1.Minor GC
--2.Major GC
1.weak generational hypothesis
2.分配担保
3.提升
4.卡片标记
5.STW
JVM垃圾收集机制
JVM垃圾回收机制是java程序员必须要了解的知识，对于程序调优具有很大的帮助（同时也是大厂面试必问题）。
要了解垃圾回收机制，主要从三个方面：
（1）垃圾回收面向的对象是谁？
（2）垃圾回收算法有哪些？
（3）垃圾收集器有哪些？每个收集器有什么特点。
接下来一一讲解清楚：
一、垃圾回收面向的对象
也就是字面意思， 垃圾 回收嘛，重要的是垃圾，那什么对象是垃圾呢，简单来说就是无用的或已死的对象。这样又引申出来什么对象是已死的，怎么判断对象是否已死？
判断对象是否已死有两种算法和对象引用分类：
（1）引用计数算法：
也是字面意思，通过给对象添加引用计数器，添加引用+1，反之-1。当引用为0的时候，此时对象就可判断为无用的。
优点：实现简单，效率高。
缺点：无法解决循环引用（就是A引用B，B也引用A的情况）的问题。
（2）根搜索算法（也就是GC Roots）：
通过一系列称为GC Roots的对象，向下搜索，路径为引用链，当某个对象无法向上搜索到GC Roots，也就是成为GC Roots不可达，则为无用对象。
如果一个对象是GC Roots不可达，则需要经过两次标记才会进行回收，第一次标记的时候，会判断是否需要执行finalize方法（没必要执行的情况：没实现finalize方法或者已经执行过）。如果需要执行finalize方法，则会放入一个回收队列中，对于回收队列中的对象，如果执行finalize方法之后，没法将对象重新跟GC Roots进行关联，则会进行回收。
很抽象，对吧，来一个明了的解释？
比如手机坏了（不可达对象），有钱不在乎就直接拿去回收（这就是没实现finalize方法），如果已经修过但是修不好了（已经执行过finalize方法），就直接拿去回收站回收掉。如果没修过，就会拿去维修店（回收队列）进行维修，实在维修不好了（执行了finalize方法，但是无法连上GC Roots），就会拿去回收站回收掉了。
那什么对象可以成为GC Roots呢？
1虚拟机栈中的引用对象
2本地方法栈中Native方法引用的对象
2方法区静态属性引用对象
3方法区常量引用对象
（3）对象引用分类
1强引用：例如实例一个对象，就是即使内存不够用了，打死都不回收的那种。
2软引用：有用非必须对象，内存够，则不进行回收，内存不够，则回收。例如A借钱给B，当A还有钱的时候，B可以先不还，A没钱了，B就必须还了。
3弱引用：非必须对象，只能存活到下一次垃圾回收前。
4虚引用：幽灵引用，必须跟引用队列配合使用，目的是回收前收到系统通知。
下面是java的引用类型结构图：
（1）软引用示例
内存够用的情况：
运行结果：
内存不够用的情况：
运行结果：
（2）弱引用示例结果：
无论如何都会被回收
（3）虚引用示例：
运行结果：
解释：为什么2和5的输出为null呢，如下
3为null是因为还没有进行gc，所以对象还没加入到引用队列中，在gc后就加入到了引用队列中，所以6有值。
这个虚引用在GC后会将对象放到引用队列中，所以可以在对象回收后做相应的操作，判断对象是否在引用队列中，可以进行后置通知，类似spring aop的后置通知。
二、垃圾回收发生的区域
垃圾回收主要发生在堆内存里面，而堆内存又细分为 年轻代 和 老年代 ，默认情况下年轻代和老年代比例为1：2，比如整个堆内存大小为3G，年轻代和老年代分别就是1G和2G，想要更改这个比例需要修改JVM参数-XX:NewRatio,
比如-XX:NewRatio=4，那老年代：年轻代=4：1。而年轻代又分为Eden区，S0（Survivor From）和S1（Survivor To）区，一般Eden:S0:S1=8:1:1，如果想要更改此比例，则修改JVM参数-XX:SurvivorRatio=4，此时就是Eden:S0:S1=4:1:1。
在年轻代发生GC称为Young GC，老年代发生GC成为Full GC，Young GC比Full GC频繁。
解析Young GC：
JVM启动后，第一次GC，就会把Eden区存活的对象移入S0区；第二次GC就是Eden区和S0一起GC，此时会把存活的对象移入S1区，S0清空；第三次GC就是Eden区和S1区进行GC，会把存活的对象移入S0区，如此往复循环15次（默认），就会把存活的对象存入老年区。
类似与如果有三个桶，编号分别为1（1号桶内的沙子是源源不断的，就像工地上。你们没去工地搬过砖可能不知道，但是我真的去工地上搬过啊），2，3。1里面装有沙子，需要将沙子筛为细沙。首先将桶1内的沙子筛选一遍过后的放置于桶2，第二次筛选就会将桶1和桶2里面的沙子一起筛，筛完之后放到桶3内，桶2清空。第三次筛选就会将桶1和桶3的沙子一起筛选，晒完放到桶2内，桶3清空。如此往复循环15次，桶2或桶3里面的沙子就是合格的沙子，就需要放到备用桶内以待使用。
上述中桶1就是Eden区，桶2就是S0区，桶3就是S1区。
三、垃圾回收算法
三种，分别是复制算法，标记-清除算法，标记-整理算法。
（1）复制算法。
其会将内存区域分成同样大小的两块，一块用来使用，另外一块在GC的时候存放存活的对象，然后将使用的一块清除。如此循环往复。
适用于新生代。
优点：没有内存碎片，缺点：只能使用一般的内存。
（2）标记-清除算法。
使用所有内存区域，在GC的时候会将需要回收的内存区域先进行标记，然后同意回收。
适用于老年代。
缺点：产生大量内存碎片，会直接导致大对象无法分配内存。
（3）标记-整理算法。
使用所有内存区域，在GC的时候会先将需要回收的内存区域进行标记，然后将存活对象忘一边移动，最后将清理掉边界以外的所有内存。
适用于老年代。
四、GC日志查看
利用JVM参数-XX:+PrintGCDetails就可以在GC的时候打印出GC日志。
年轻代GC日志：
老年代GC日志：
五、垃圾收集器
主要有四类收集器以及七大收集器
四类：
（1）Serial：单线程收集器，阻塞工作线程，它一工作，全部都得停下。
（2）Paralle：Serial的多线程版本，也是阻塞工作线程
（3）CMS（ConcMarkSweep）：并行垃圾收集器，可以和工作线程一起工作。
（4）G1：将堆分成大小一致的区域，然后并发的对其进行垃圾回收。
怎么查看默认的收集器呢？
用JVM参数-XX:+PrintCommandLineFlags，运行之后会输出如下参数。可以看到，jdk1.8默认是Parallel收集器。
七大收集器：
（1）Serial：串行垃圾收集器，单线程收集器。用于新生代。用JVM参数-XX:+UseSerialGC开启，开启后Young区用Serial（底层复制算法），Old区用Serial Old（Serial的老年代版本，底层是标记整理算法）。
（2）ParNew：用于新生代，并行收集器。就是Serial的多线程版本。用JVM参数-XX:+UseParNewGC，young：parnew，复制算法。Old：serialOld，标记整理算法。-XX:ParallecGCThreads限制线程回收数量，默认跟cpu数目一样。只是新生代用并行，老年代用串行。
（3）Parallel Scavenge：并行回收收集器。用JVM参数-XX:+UseParallelGC开启，young：parallel scavenge（底层是复制算法），old：parallel old（parallel的老年代版本，底层是标记整理），新生代老年代都用并行回收器。
这个收集器有两个优点：
可控的吞吐量 ：就是工作线程工作90%的时间，回收线程工作10%的时间，即是说有90%的吞吐量。
自适应调节策略 ：会动态调节参数以获取最短的停顿时间。
（4）Parallel Old：Parallel Scavenge的老年代版本，用的是标记整理算法。用JVM参数-XX:+UseParallelOldGC开启，新生代用Parallel Scavenge，老年代用Parallel Old
（5）CMS（ConcMarkSweep）：并发标记清除。 底层是标记清除算法，所以会产生内存碎片，同时也会耗cpu。 以获取最短回收停顿时间为目标。-XX:+UseConcMarkSweep，新生代用ParNew，老年代用CMS。CMS必须在堆内存用完之前进行清除，否则会失败，这时会调用SerialOld后备收集器。
初始标记和重新标记都会停止工作线程，并发标记和并发清除会跟工作线程一起工作。
（6）SerialOld：老年代串行收集器（以后Hotspot虚拟机会直接移除掉）。
（7）G1：G1垃圾收集器，算法是标记整理，不会产生内存碎片。横跨新生代老年代。实现尽量高吞吐量，满足回收停顿时间更短。
G1可以精确控制垃圾收集的停顿时间，用JVM参数-XX:MaxGCPauseMillis=n，n为停顿时间，单位为毫秒。
区域化内存划片Region，会把整个堆划分成同样大小的区域块（1MB~32MB），最多2048个内存区域块，所以能支持的最大内存为32*2048=65535MB，约为64G。
上图是收集前和收集后的对比，有些对象很大，分割之后就是连续的区域，也即是上图的Humongous。
上述理论可能有点乏味，下图很清晰明了（某度找的）。
下面来一张整个垃圾回收机制的思维导图（太大，分成两部分）。
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