听保洁老大爷讲 Java 的垃圾回收

“哎，今天面试被面试官虐惨了，一个劲儿的问垃圾回收的问题。开头还能答几个，后来都招架不住了”刚面试完的小橙一边走进厕所，一边在电话里和朋友抱怨着。

“一开始从JVM问我Java堆的内存划分，后来又问为什么要分年轻代年老代，哪些对象会被认为是垃圾，垃圾回收的 Root Set 有哪些。你说咱们不都是背个年轻代年老代，再记住个Eden、Survivor这些吗...”



听着小橙的抱怨，旁边正在清理厕所地面的老大爷手中的拖把慢慢的慢了下来。



看着小橙挂断电话还是一别「义愤填膺」的样子，老大爷过来聊了起来。



“小伙子，还在死记硬背，看样子你还没理解Java 的垃圾回收呀”



“哟，您也懂Java ?” 小橙吃惊的看着老大爷，虽说平时常看到老大爷在打扫厕所，但还是第一次知道他也懂编程。



“不瞒你说，我之前也做过开发”。老大爷一边说着一边望向窗外的远方，仿佛想起了以前的岁月。

“那您后来怎么不做了呢？” “老大爷~”

小橙的几句话，又把老大爷拉回到现实中。

“哎，以后有机会再和你说。今天我大概给你说说我对Java 垃圾回收的理解吧，看看对你有没有帮助”



“好啊” 小橙将信将疑。



伴着厕所内空气清新剂的味道，老大爷深吸一口气，讲了起来。



“就以我这每天打扫的厕所来说吧。Java 里一般的「堆」内存不是要分几个「代」嘛，对象内存分配尽量在年轻代进行。”



听到「堆」、「年轻代」这些专业词汇，感觉还真懂的样子，小橙赶忙点了点头。



“其实对象内存的分配和垃圾的回收之间，并不是独立的，回收空间的方式也影响分配的方式”



“而这一切都是为了效率，和我们平时的打扫工作类似，如果不讲究方法，就会一直忙个不停，效率还很差。你比如Java的垃圾回收过程中，为了不让新的内存分配影响现有的垃圾回收工作，会有Stop-The-World，在这段时间，垃圾回收工作，分配对象的线程都得停止。”

“我们保洁就像垃圾回收线程一样，你们上厕所的，就像分配内存的线程一样。你应该有印象，为了尽快打扫干净厕所给你们使用，有时候我们保洁也会在厕所门口立个小牌子，「清扫中，请勿使用」。没错，这就是我们的STW，你们不进来「捣乱」，我们就能很快的墩完地，擦干净洗手池，后面你们就又能愉快的使用了”



“那每次都放个牌子，大家着急用也不方便啊”，小橙已经进入了这个生活的场景了。



“是的，所以像早上，中午大家在频繁使用的时候，我们虽然也在打扫，但却不能放个牌子。这个时候用过的池子我会清洗，因为用过的，我能一眼看出来，就像第一步的垃圾标记一样，在清洗的时候，不影响大家使用其他的，就像垃圾回收CMS的并行执行一样。”



“为了进一步提升大家上厕所的效率，我们也给厕所分了代。左边的一排是给大手留的，像老年代一样，右边一排是小手的，像年轻代。这样大对象直接分配到大手老年代，要占用时间长，而「短作业」直接在右边快速解决快速离开，短作业的区域，我们也可以再分成两半，我中间放个牌子，这样保证分配的时候都是连续的空间，使用完一半再开放另一半。”

“万一小手解到一半要玩大的的朋友，请到左边。当然你说像在年轻代使用的「复制算法」，在我们这儿略有点不适用，不能一哥们进行到一半的时候，我说朋友，你挪到边上那个，我把这个清洗一下。他非得打我不成。”



“标记-清除这个是最常用的，一般在工作时间，用过的便池，我们会人工标记一下，可能是记下来，也可能是往里放个标记，之后我们会马上清洗。”



“标记-整理这个倒是也有类似的，比如我们也常会把几个池子找个线分隔开一下，大家使用时先用这边的，我把那边不干净的几个统一收拾完了，再全部放开。可能这么说你不好类比。要不这么着，你就想着有个哥们他尿几下要换一个地儿，所以他需要连续的几个池子，所以我得把一个干净一个脏这种不连续的清洗好了，给他们用”



“大爷，我现在有点乱儿”，听着老大爷说了一箩筐的内容，小橙一会儿明白一会糊涂。

“来，我再给你捋一捋”



“你看啊，首先你记住最关键这一点，不同的垃圾回收方式，也决定了内存的分配方式，这两个不是独立的。同时为了更高效的完成工作，通常也会组合几种回收方式一起用。比如「复制算法」，一般就用在年轻代这儿，因为毕竟一般的对象生存周期都不长，同时只要把标记出来的存活对象直接复制走就行，复制过去之后，空间还连续，多好。其余的直接清除就行了。所以在年轻代复制几轮之后该清除的也就都清了。留下来的再搬到老年代”



“那老年代回收过程中，难免会出现清了这个对象，但它旁边还被占用这种情况，那下次从年轻代过来一个大块头，或者年轻代过来两情侣，人家要挨着坐，放不下怎么办？所以还得把这些不连续的空间，给整理一下，存活的都排整齐了，其它地方空出来给新来的’，这时候就会用到咱们说的「标记-整理」”



“所以你应该发现了，不同的垃圾回收算法，因为要做的事情不同，所以费的时间也不同，针对高吞吐的和针对低延迟的必定不可兼得，只能权衡。所以你发现有些车站等，在人少的时候，可能会锁上几个，或者拉个线标记只能使用某部分，以此减小回收时间”



“说了半天垃圾回收，哪些是垃圾呢？我们一般是推开门，看哪个有人在用，我们会暗暗记住，哪个有用过的「痕迹」，都认为是垃圾。门是整个查找的「根」，每层楼里的各个厕所的门，都是我们查找「垃圾」的「根」。在垃圾回收里不是也叫「根搜索算法」，也叫「可达性分析」嘛，从「根」开始找，一直向下，能链接到的，叫可达对象，是存活的，没人用的是垃圾。在 Java 里会把「虚拟机栈和本地方法栈」正在引用的对象、静态属性引用的对象和常量看做是「厕所的门」”。



“像一些小点的厕所，我们一个人打扫就行，那车站、机场这种大的场所内，一个人打扫不过来，为了更快收拾好，就会同时出动好几个保洁，这就像垃圾回收里的 Parallel 收集器，多个线程一起，更快。”



“哦，对了， 垃圾回收里还有个「安全点」的概念，就是只有执行到这里再进行垃圾回收，才不会出错，为什么呢？主要是为了让垃圾回收的根集枚举更精确，编译器可以给每条指令都记一些信息，在需要STW的时候使用，可如果每个都记，代价太高，所以就选了一小部分，就是在安全点。如果厕所内某个时刻视为可以暂停的点，也就是女保洁需要清洗男厕，这个时候，需要观察和询问里面有没有人，当某个时刻正好处于安全的时候，保洁开始工作，大家先停止使用”



看到又有几个小伙走进厕所，“咱们以后有时间再聊”，说着，老大爷又像平时一样，快速开始挥动拖把，认真的开始了「垃圾回收」。