面試官問為什么新生代不用標記清除算法

作者丨安琪拉

來源丨安琪拉的博客

杭州某寫字樓，安琪拉穿著新買的19.9的皮鞋走進玻璃隔間辦公室，準備迎接一場新的表演。

面試官 ：看你簡歷上有些熟悉JVM，是吧？

安琪拉：是的

面試官 ：那你跟我講講堆內(nèi)存的分區(qū)。

安琪拉：[心想]：這很easy嘛，來，算是回顧一下JVM的基礎(chǔ)知識。

我們知道堆分為新生代和老年代，新生代就是我們說的Yong Generation，老年代是 Old Generation。

面試官 ：然后呢？

安琪拉：然后什么？

面試官 ：講完啦？下面沒有啦？新生代呢？

安琪拉：你想聽你可以跟我說嘛，你不說我怎么知道你想聽。

新生代又分為Eden區(qū)和Survivor區(qū)，Survivor由From區(qū)域和To區(qū)域組成，完整的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，我給你畫一下，別抽了，筆遞給我一下，我畫一下，如下圖所示。

面試官 ：哦，圖可以，那為什么堆要分新生代和老年代呢？

安琪拉：當然是為了更有效的管理內(nèi)存。

面試官 ：怎么說？

安琪拉：假設(shè)一下，如果不分新老代，內(nèi)存就一整塊，垃圾收集器每次都要把那些長期存在的對象，和生命周期很短的對象放在一起回收，一般長生命周期的對象可能跟應用生命周期一致，你基本回收不掉的，比如Spring 框架里面的Bean管理相關(guān)的對象（ApplicationContext），整個應用運行期間都存在，這種一般經(jīng)過幾次回收最后都放在老年代，但是如果不區(qū)分新老代，每次都一起回收，性能消耗很大。

區(qū)分新老代之后，老年代放長期存活的對象，新生代就放生命周期短的對象，老年代對象很穩(wěn)定，新生代回收不影響老年代，回收效率能大大提高。

面試官 ：那為什么新生代還要分Eden、From、To區(qū)域呢？

安琪拉：[開始慢慢有點意思了]

首先大部分對象生命周期是很短的，如果新生代不分多個區(qū)域，新生代可能會有二種回收方案

第一種可能：每次回收都在新生代整塊內(nèi)存上進行，完整的垃圾回收過程分三步：

1. 需要先找到需要清理的對象標記；
2. 清理這些被標記的對象；
3. 移動剩下的對象，對達到老年代晉升年齡的對象移動到老年代。

對象被回收掉后會產(chǎn)生很多內(nèi)存碎片（被回收的對象很多），如果要解決內(nèi)存碎片，需要移動剩下的對象（標記整理算法），整個回收流程效率很低。

第二種可能：如果沒有Survivor區(qū)（From + To），Minor GC（新生代回收）過程中，存活的對象直接被送到老年代，這樣的話老年代很快被填滿，觸發(fā)Major GC（因為Major GC一般伴隨著Minor GC，也可以看做觸發(fā)了Full GC），F(xiàn)ull GC頻繁會影響程序的執(zhí)行和響應速度。

新生代的回收叫Minor GC, 老年代的回收叫Major GC。

面試官 ：為什么要設(shè)置兩個Survivor區(qū)呢？From 和 To

安琪拉：我們來看一下, 如果只有一個Survivor區(qū)，新生代內(nèi)存的回收流程。

我按照上面這張圖畫的講，第一次Eden區(qū)域滿了，內(nèi)存回收很簡單，直接把Eden區(qū)域存活對象放到Suvivor區(qū)域；

第二次內(nèi)存回收，需要回收二個地方，Eden區(qū)域和Survivor區(qū)域。

• 因為Survivor區(qū)域也會存活的對象需要被回收，對Survivor區(qū)要采用標記整理垃圾收集算法，（先標記需要清理的對象，然后回收，然后把剩下的存活對象放到一起）；

• Eden區(qū)域采用復制算法，把Eden區(qū)域存放的對象復制到Survivor區(qū)域，然后把整個Eden區(qū)清除。

看到網(wǎng)上有些文章說這里設(shè)置二個Survivor區(qū)域的原因是為了避免內(nèi)存碎片，因為他假設(shè)第二次（以及后續(xù)）的回收，內(nèi)存回收是先回收Eden區(qū)域，然后是Survivor區(qū)域，這樣當然會有內(nèi)存碎片，但是如果真是只有一個Survivor區(qū)域，垃圾回收設(shè)計者肯定是先回收Survivor區(qū)域，再回收Eden區(qū)域，等Survivor區(qū)回收整理好，再把Eden區(qū)存放對象搬到Survivor區(qū)，這樣存活地址是連續(xù)的，沒有內(nèi)存碎片。所以真正的原因還是我下面說的效率問題。

面試官 ：這樣有什么問題呢?

安琪拉：這樣做有幾個問題：

1. 經(jīng)過幾次回收之后，Survivor區(qū)域滿了之后怎么辦？直接搬到老年代？那老年代很快就爆炸了。搬到Eden區(qū)？那內(nèi)存碎片產(chǎn)生了，可能Survivor區(qū)和Eden區(qū)回收完之后，還需要再整理一下內(nèi)存去掉內(nèi)存碎片，性能消耗也是很大的。
2. 一般標記整理算法的性能消耗是比復制算法消耗要大的，尤其是在新生代98%的對象都是“朝生夕死”的，標記清楚的是98%的對象，剩下就2%對象，要整理內(nèi)存，不然直接把這2%對象放到另一個地方，把整塊內(nèi)存清除，Eden整塊內(nèi)存清除效率很高的。

所以歸根結(jié)底，二個Survivor區(qū)還是為了性能考慮，標記復制算法效率比標記整理效率高。

面試官 ：那你跟我詳細講講標記新生代除了Eden，另外采用二個Survivor區(qū)的標記復制算法。

安琪拉：新生代中的對象 98% 是“ 朝生夕死” 的， 所以并不需要按照 1: 1 的比例來劃分Eden和Survivor的空間， 而是將新生代分為較大的一塊Eden空間和兩塊較小的Survivor 空間，每次只使用 Eden 和 其中一塊Survivor[0]（From區(qū)域），留出Survivor[1]（To區(qū)域）用來實現(xiàn)標記復制。

當回收時， 將 Eden 和 Survivor[0] 中還存活著的對象一次性地復制到另外一塊 Survivor[1] (To)空間上， 最后清理掉 Eden 和 剛才用過的 Survivor 空間。

另外說明一點：From區(qū)域和To區(qū)域在每次Minor GC之后都會互轉(zhuǎn)，F(xiàn)rom區(qū)域變成To區(qū)域，To區(qū)域變成From區(qū)域，這只是邏輯標識

HotSpot 虛擬機默認 將Eden 和 Survivor 的大小比例是 8: 1（CMS不適用）， 也就是每次新生代中可用內(nèi)存空間為整個新生代容量的 90%（ 80%+ 10%），只有10%的內(nèi)存會被“ 浪費”(一直有10%的內(nèi)存(Survivor To區(qū))不存東西)。

標記復制算法流程：

1. Eden區(qū)域+Survivor From區(qū)滿，進行存活對象標記，標記完，把存活對象復制到Survivor To區(qū)域；
2. Survivor To區(qū)域變成From區(qū)域（一個邏輯標識），F(xiàn)rom區(qū)域變成To區(qū)域；
3. 內(nèi)存分配，繼續(xù)步驟1，復制過程中有達到老年代晉升年齡（默認值15），移動到老年代。

面試官：剛才說了這么多，是不是來之前背題了？

安琪拉：【心想】回答不出來你說我對技術(shù)沒追求，回答出來了你說我背題，WTF。。

耐心對面試官解釋：怎么可能，我只不過是來之前把安琪拉的博客公眾號上的文章都看了一遍，嘿嘿。

面試官：在哪看，你分享給我。

面試官：誒誒，還有老年代內(nèi)存回收策略呢？還有標記整理算法呢？另外講講幾種常見的垃圾回收器，CMS和G1。

安琪拉：不想講了，累了，要不放在二面的時候講吧。

面試官：沒事，二面面試官還是我，你直接講吧。

安琪拉：真不想講了。

面試官：那今天先到這吧，回去等通知，您出了這個門左拐。

-End-

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