Java虚拟机面试题, Java 的 CMS 垃圾回收器和 G1 垃圾回收器在记忆集的维护上有什么不同?

Step 1

Q:: Java 的 CMS 垃圾回收器和 G1 垃圾回收器在记忆集的维护上有什么不同？

A:: CMS（Concurrent Mark-Sweep）和 G1（Garbage First）垃圾回收器在记忆集（Remembered Set）的维护上有显著区别。CMS 主要依赖于卡表（Card Table）来追踪旧生代对新生代的引用，它通过遍历卡表来更新引用。而 G1 则通过分区（Region）进行内存管理，每个分区都有其对应的记忆集，用于跟踪其他分区对该分区的引用。G1 的记忆集维护比 CMS 更加复杂和精细，但这也使得 G1 能够在大内存和低延迟场景下提供更好的性能。

Step 2

Q:: 什么是 Java 虚拟机的记忆集？为什么它很重要？

A:: 记忆集（Remembered Set）是垃圾回收器用于追踪特定区域外部的引用集合。它在分代式垃圾回收器中尤为重要，因为它能帮助垃圾回收器只扫描必要的内存区域，而不必扫描整个堆内存。这样可以减少垃圾回收的开销，提升应用的性能。

Step 3

Q:: G1 垃圾回收器如何优化垃圾回收的延迟？

A:: G1 垃圾回收器通过将堆内存分成多个大小相等的区域（Region），并根据垃圾回收的代价和收益选择回收这些区域中的一部分（Garbage First），而不是像 CMS 那样回收整个新生代或旧生代。G1 还可以在回收前预测垃圾回收所需的时间，以此来优化延迟。此外，G1 可以根据用户设定的最大停顿时间（Pause Time Goal），在回收时尽量满足这一目标。

Step 4

Q:: CMS 垃圾回收器的主要优点和缺点是什么？

A:: CMS 垃圾回收器的主要优点是低延迟，它在大多数时间里与应用程序并发工作，因此可以减少应用程序的停顿时间。然而，CMS 的缺点是它无法压缩堆内存，因此容易产生内存碎片，导致长期运行的应用可能会遇到 Full GC。此外，CMS 在高并发情况下可能会出现 'Concurrent Mode Failure'，即无法及时回收内存，导致应用停顿。

Step 5

Q:: G1 垃圾回收器相比 CMS 有哪些改进？

A:: G1 在多个方面对 CMS 进行了改进。首先，G1 能够对内存进行压缩，减少内存碎片的问题。其次，G1 的垃圾回收过程更加并发化，可以更好地控制停顿时间。此外，G1 提供了对大内存和多处理器环境的更好支持，能够在这些环境下更高效地工作。