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JVM00_面试官对类加载器子系统、运行时数据区、内存分布、执行引擎的灵虚拷问,你能坚持到第几问?(十四)

简介: 91~95
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⑨①. CMS优缺点


  • ①. 优点:并发收集、低延迟


  • ②. CMS的弊端:


会产生内存碎片


CMS收集器对CPU资源非常敏感


(在并发阶段,它虽然不会导致用户停顿,但是会因为占用了一部分线程而导致应用程序变慢,总吞吐量会降低)


CMS收集器无法处理浮动垃圾。可能出现"Concurrent Mode Failure" 失败而导致另一次Full GC的产生。在并发标记阶段由于程序的工作线程和垃圾收集线程是同时运行或者交叉运行的,那么在并发标记阶段如果产生新的垃圾对象,CMS将无法对这些垃圾对象进行标记,最终会导致这些新产生的垃圾对象没有被及时回收,从而只能在下一次执行GC时释放这些之前未被回收的内存空间


③.区分两个注意事项


并发标记阶段,在遍历GCRoots,用户线程也在执行,若此时遍历过一个对象发现没有引用,但由于用户线程并发执行,这期间可能导致遍历过的这个对象又被其他对象引用,所以才需要重新标记阶段再遍历一次看又没有漏标记的,否则就会导致被重新引用的对象被清理掉

浮动垃圾:在并发标记阶段一开始不是垃圾,最后变成了垃圾(属于多标的情况)


⑨②. CMS会出现漏标,怎么解决的?


①. 通过增量更新和写屏障(后)的方式去解决的


②. 在把我们新增的引用放到集合的时候,会实现一种写屏障的方式。在对象前后通过一个dirty card queue将引用信息, 存在card中,这个dirty card queue会放在cardtable中,而cardtable是记忆集的具体实现,最终这个引用就会放在记忆集中的


(写屏障我们可以理解为在赋值操作的前面加一个方法,赋值的后面做一些操作,也可以理解为AOP。具体的C++实现代码如下图:)


image.png


⑨③. 三色标志谈谈你的理解是什么样的?


①. 在并发标记的过程中,因为标记期间应用线程还在继续跑,对象间的引用可能发生变化,多标和漏标的情况就有可能发生。这里我们引入“三色标记”来给大家解释下,把Gcroots可达性分析遍历对象过程中遇到的对象, 按照“是否访问过”这个条件标记成以下三种颜色:


黑色(black):节点被遍历完成,而且子节点都遍历完成


灰色(gray): 当前正在遍历的节点,而且子节点还没有遍历


白色(white):还没有遍历到的节点,即灰色节点的子节点


微信图片_20220107180217.png


②. 根据三色扫描算法,如果有下面两种情况发生,则会出现漏扫描的场景:


把一个白对象的引用存到黑对象的字段里,如果这个情况发生,因为标记为黑色的对象认为是扫描完成的,不会再对他进行扫描。只能通过灰色的对象(CMS垃圾收集器)


(如上图中的D如果是白色对象没有引用,某一个时刻由于用户线程的影响,将A黑色对象引用了D的情况,解决办法:使用写屏障和增量更新解决)


某个白对象失去了所有能从灰对象到达它的引用路径(直接或间接)(G1垃圾收集器)


(如上图中的B灰色对象某一个时刻由于用户线程的影响将B到D的引用置为null,解决办法:使用写屏障和原始快照)


微信图片_20220107180236.png


③. 三色过程:如下图所示,假如说A引入了B,B引用了C,D没有被任何引用。那么首先我们的CMS首先扫描到了A,发现A有引用B,那么我们的CMS会将A标记为黑色,B标记为灰色,然后这时候,通过B又找到了C那么这个时候发现C已经没有任何引用了就会将C标记为黑色。但是我们的D到目前为止没有被任何引用,记住我这里说的条件!那么D从始至终都没有被扫描,此时就会一直是白色,对于白色的对象来说CMS在执行并发清理的时候就会将此类对象干掉。


但是这里有了一个问题:如果我们的扫描过程已经结束这一段了,但是此时此刻我的A突然引用了D类型怎么办,这样一来我们的D只要被GC干掉是不是就会出现问题?也就是说我这里产生了一个漏标的问题。当然,我们的JVM开发人员可不是傻子,这里他们用了一个操作叫做增量更新和写屏障来解决这种问题的。


微信图片_20220107180256.png


⑨④. 谈谈你对G1垃圾收集器的理解?


①. G1是一个并行回收器,它把堆内存分割为很多不相关的区域(region物理上不连续),把堆分为2048个区域,每一个region的大小是1 - 32M不等,必须是2的整数次幂。使用不同的region可以来表示Eden、幸存者0区、幸存者1区、老年代等


②. 每次根据允许的收集时间,优先回收价值最大的Region


(每次回收完以后都有一个空闲的region,在后台维护一个优先列表)


③. 由于这种方式的侧重点在于回收垃圾最大量的区间(Region),所以我们给G1一个名字:垃圾优先(Garbage First)


④. 下面说一个问题:既然我们已经有了前面几个强大的GC,为什么还要发布Garbage First(G1)GC?


官方给G1设定的目标是在延迟可控的情况下获得尽可能高的吞吐量,所以才担当起"全功能收集器"的重任与期望。


⑨⑤. G1垃圾收集器的特点、缺点


  • ①. 并行和并发


并行性: G1在回收期间,可以有多个Gc线程同时工作,有效利用多核计算能力。此时用户线程STW


并发性: G1拥有与应用程序交替执行的能力,部分工作可以和应用程序同时执行,因此,一般来说,不会在整个回收阶段发生完全阻塞应用程序的情况


②. 分代收集


从分代上看,G1依然属于分代型垃圾回收器,它会区分年轻代和老年代,年轻代依然有Eden区和Survivor区。但从堆的结构上看,它不要求整个Eden区、年轻代或者老年代都是连续的,也不再坚持固定大小和固定数量。


将堆空间分为若干个区域(Region),这些区域中包含了逻辑上的年轻代和老年代。


和之前的各类回收器不同,它同时兼顾年轻代和老年代。对比其他回收器,或者工作在年轻代,或者工作在老年代


微信图片_20220107180350.png


微信图片_20220107180355.png


③. 空间整合


(G1将内存划分为一个个的region。 内存的回收是以region作为基本单位的。Region之间是复制算法,但整体上实际可看作是标记一压缩(Mark一Compact)算法,两种算法都可以避免内存碎片。这种特性有利于程序长时间运行,分配大对象时不会因为无法找到连续内存空间而提前触发下一次GC。尤其是当Java堆非常大的时候,G1的优势更加明显)


④. 可预测的停顿时间模型(即:软实时soft real一time)


(这是 G1 相对于 CMS 的另一大优势,G1除了追求低停顿外,还能建立可预测的停顿时间模型,能让使用者明确指定在一个长度为 M 毫秒的时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不得超过 N 毫秒、可以通过参数-XX:MaxGCPauseMillis进行设置)


由于分区的原因,G1可以只选取部分区域进行内存回收,这样缩小了回收的范围,因此对于全局停顿情况的发生也能得到较好的控制


G1 跟踪各个 Region 里面的垃圾堆积的价值大小(回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值),在后台维护一个优先列表,每次根据允许的收集时间,优先回收价值最大的Region。保证了G1收集器在有限的时间内可以获取尽可能高的收集效率。


相比于CMS GC,G1未必能做到CMS在最好情况下的延时停顿,但是最差情况要好很多。

(CMS的最好的情况G1不一定比的上,但是CMS最差的部分,G1可以比上)


⑤. 缺点:


相较于CMS,G1还不具备全方位、压倒性优势。比如在用户程序运行过程中,G1无论是为了垃圾收集产生的内存占用(Footprint)还是程序运行时的额外执行负载(Overload)都要比CMS要高。


从经验上来说,在小内存应用上CMS的表现大概率会优于G1,而G1在大内存应用上则发挥其优势。平衡点在6-8GB之间


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