跟着GPT学习JVM的垃圾收集器

有了GPT之后，学习热情也也高了许多，像是身边有了一个全知且没脾气的博士一样，啥问题都可以丢给他。和搜索引擎相比，GPT以问答方式直接回复，更便捷。但是也有一些错误存在，追求更精准还是要用搜索引擎。

今天来学习JDK和JVM收集器

JDK8 - JDK17 的垃圾收集器

首先问了不同JDK版本之间默认垃圾收集器的区别：

Q: Java8 - Java17 各个版本对应的默认GC是哪个?

A: 各个 Java 版本的默认垃圾收集器（GC）如下：
各个 Java 版本的默认垃圾收集器（GC）如下：
Java 8：默认的垃圾收集器是 Parallel GC。它在年轻代（Young Generation）使用 Parallel Scavenge，而在老年代（Old Generation）使用 Parallel Old GC。
Java 9：在 Java 9 中，默认的垃圾收集器仍然是 Parallel GC。
Java 10： Java 10 也继续使用 Parallel GC 作为默认垃圾收集器。
Java 11：默认的垃圾收集器仍然是 Parallel GC。然而，从 Java 11 开始，ZGC 可作为实验性垃圾收集器使用。
Java 12： Java 12 同样使用 Parallel GC 作为默认垃圾收集器。此版本引入了实验性的 Shenandoah GC，但不是默认选项。
Java 13：默认的垃圾收集器在 Java 13 中保持不变，仍然是 Parallel GC。
Java 14： Java 14 同样使用 Parallel GC 作为默认垃圾收集器。此外，这个版本中 ZGC 从实验性垃圾收集器升级为生产就绪状态。
Java 15： Java 15 保持使用 Parallel GC 作为默认垃圾收集器。
Java 16： Java 16 中默认的垃圾收集器依然是 Parallel GC。同时，G1 GC 和 ZGC 作为可选的生产就绪垃圾收集器。
Java 17：在 Java 17（长期支持版本，LTS）中，默认垃圾收集器仍然是 Parallel GC。G1 GC、ZGC 和 Shenandoah GC 作为可选的生产就绪垃圾收集器。
请注意，虽然默认的垃圾收集器在各个版本中保持不变，但根据您的应用程序需求，您可以选择其他垃圾收集器，如 G1 GC、ZGC 或 Shenandoah GC。要更改垃圾收集器，只需在启动 Java 应用程序时设置适当的 JVM 参数。

在这里我们知道了Java一直使用了Parallel GC 作为默认垃圾收集器，同时也在不断引入新的GC来满足不同需求。Java17 就有四种，我们可以继续问。

Java17的垃圾收集器

Q: 讲讲Java17 中垃圾回收器的区别和适用场景

A: Java 17 提供了多种垃圾回收器（GC），每个垃圾回收器都有自己的特点和适用场景。以下是 Java 17 中可用的主要垃圾回收器及其区别和适用场景
Java 17 提供了多种垃圾回收器（GC），每个垃圾回收器都有自己的特点和适用场景。以下是 Java 17 中可用的主要垃圾回收器及其区别和适用场景：
Parallel GC： Parallel GC 是 Java 中的默认垃圾回收器。它在年轻代（Young Generation）使用 Parallel Scavenge，而在老年代（Old Generation）使用 Parallel Old GC。这个垃圾回收器适用于对吞吐量（应用程序的执行速度与 GC 暂停时间之间的关系）要求较高的场景，因为它可以利用多核处理器并行执行垃圾收集任务。然而，Parallel GC 会导致较长的暂停时间，可能影响应用程序的响应能力。
适用场景：对吞吐量要求高，可以容忍较长的 GC 暂停时间的场景。
G1 GC (Garbage-First)： G1 GC 是一种面向低延迟的垃圾回收器，通过将堆划分为许多固定大小的区域来工作。G1 GC 主要针对具有大堆内存和高并发的应用程序。它试图在维持高吞吐量的同时，降低暂停时间并提供更为可预测的暂停时间。G1 GC 适用于需要更快响应时间的应用程序。
适用场景：需要低延迟，较快的响应时间，同时具有大堆内存和高并发的应用程序。
ZGC (Z Garbage Collector)： ZGC 是一种低延迟垃圾回收器，主要目标是实现极低的暂停时间（通常在 10 毫秒以内）和可预测的暂停时间，同时保持高吞吐量。它可以处理非常大的堆内存（最高支持 16TB），并在并发执行时减少暂停时间。ZGC 适用于具有大内存和高并发的环境，且需要极低的暂停时间。
适用场景：要求极低延迟，可预测的暂停时间，适用于具有大内存和高并发的应用程序。
Shenandoah GC： Shenandoah GC 是另一种低延迟垃圾回收器，类似于 ZGC，它的目标是实现低暂停时间和高吞吐量。Shenandoah GC 通过并发执行大部分垃圾收集任务来减少暂停时间。它适用于需要快速响应时间和低暂停时间的应用程序。适用场景：需要快速响应时间和低暂停时间的应用程序，尤其是具有大堆内存和高并发的场景。
在选择合适的垃圾回收器时，需要根据应用程序的需求和特点进行权衡。以下是一些建议：
如果对吞吐量的要求较高，并且可以容忍较长的暂停时间，那么可以使用默认的 Parallel GC。
如果需要更低的暂停时间，同时要保持较高的吞吐量，可以考虑使用 G1 GC。这对于具有大堆内存和高并发的应用程序特别有益。
如果应用程序的内存需求非常大（最高可达 16TB），并且需要极低的延迟和可预测的暂停时间，可以使用 ZGC。
如果需要快速响应时间和低暂停时间，可以考虑使用 Shenandoah GC。它尤其适用于具有大堆内存和高并发的场景。
要更改垃圾回收器，只需在启动 Java 应用程序时设置适当的 JVM 参数。在实际应用中，建议对不同的垃圾回收器进行测试和基准测试，以找到最适合您应用程序需求的垃圾回收器。

不同的内存模型

我们一般听最多的就是垃圾分代回收的内存模型，也就是经典的

Eden --> S1/S2 -> Old -> Perm

Q: 讲一下Java17中不同垃圾收集器对应的内存模型
A:
在 Java 17 中，不同的垃圾收集器（GC）使用不同的内存模型来管理 Java 堆内存。以下是 Java 17 中可用的主要垃圾回收器及其对应的内存模型：
Parallel GC： Parallel GC 使用传统的分代内存模型，将堆内存划分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。年轻代进一步划分为 Eden 区、Survivor 0 区和 Survivor 1 区。Parallel GC 在年轻代使用 Parallel Scavenge 收集器，而在老年代使用 Parallel Old 收集器。此模型适用于对吞吐量有较高要求的场景。
G1 GC (Garbage-First)： G1 GC 使用基于区域的内存模型，将堆内存划分为许多固定大小的区域（Region）。每个区域可以是 Eden 区、Survivor 区或 Old 区。G1 GC 通过跟踪各区域的存活对象并优先清理垃圾最多的区域，从而在维持高吞吐量的同时降低暂停时间并提供更为可预测的暂停时间。
ZGC (Z Garbage Collector)： ZGC 使用一个称为 Load Barrier 的技术来管理堆内存。这种内存模型没有明确的年轻代和老年代划分。ZGC 使用一个称为 Colored Pointers 的技术，通过在指针中添加额外的元数据来跟踪对象的状态。ZGC 的内存管理目标是实现极低的暂停时间（通常在 10 毫秒以内）和可预测的暂停时间，同时保持高吞吐量。
Shenandoah GC： Shenandoah GC 的内存模型类似于 ZGC，没有明确的年轻代和老年代划分。Shenandoah GC 使用一个称为 Brooks Pointers 的技术，为每个对象分配一个额外的指针字段来进行内存管理。Shenandoah 的目标是在并发执行时减少暂停时间，并在维持高吞吐量的同时提供快速响应时间和低暂停时间。
这些垃圾回收器在内存管理和垃圾收集策略方面有所不同，但它们的共同目标是在高并发环境中提高 Java 应用程序的性能。在选择合适的垃圾回收器时，需要根据应用程序的需求和特点进行权衡。

默认的Parallel GC内存模型

我们还是来复习下讲最多的分代模型：

Q: 详细讲下Parallel GC 的内存模型和垃圾回收策略
A: Parallel GC（并行垃圾回收器）是 Java 中的默认垃圾回收器。它使用传统的分代内存模型，将堆内存划分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。以下是 Parallel GC 的内存模型和垃圾回收策略的详细介绍：
内存模型： Parallel GC 使用分代内存模型，将堆内存划分为两个主要部分：年轻代和老年代。
年轻代进一步划分为三个区域：Eden 区、Survivor 0 区（S0）和 Survivor 1 区（S1）。新创建的对象首先分配在 Eden 区。当 Eden 区满时，发生一次名为 Minor GC 的垃圾回收。存活的对象会从 Eden 区转移到一个 Survivor 区（例如 S0），而 Eden 区的剩余空间被清空。随后的垃圾回收过程中，存活对象会在两个 Survivor 区之间移动。当对象在 Survivor 区中经历了足够多的 Minor GC 后，它们会被晋升到老年代。
老年代用于存储长时间存活的对象。当老年代空间不足时，发生一次名为 Full GC 或 Major GC 的垃圾回收。这种回收涉及整个堆内存，包括年轻代和老年代。
垃圾回收策略： Parallel GC 使用不同的策略来处理年轻代和老年代的垃圾回收。
年轻代：Parallel GC 在年轻代使用名为 Parallel Scavenge 的垃圾回收器。Parallel Scavenge 是一个并行的、复制式的收集器。它使用多个线程并行执行垃圾回收任务，以提高吞吐量。在 Minor GC 期间，存活对象从 Eden 区复制到 Survivor 区，然后在 Survivor 区之间复制。最终，这些对象会被晋升到老年代。
老年代：Parallel GC 在老年代使用名为 Parallel Old 的垃圾回收器。Parallel Old 是一个并行的、标记-整理（Mark-Compact）式的收集器。在 Full GC 期间，Parallel Old 使用多个线程来并行标记存活对象，然后整理老年代空间，将存活对象压缩到堆的一端。这种方法可以减少内存碎片，但可能导致较长的暂停时间。
Parallel GC 的主要优点是其高吞吐量，因为它可以充分利用多核处理器并行执行垃圾收集任务。然而，Parallel GC 的缺点是它可能导致较长的暂停时间，这对于对响应时间有严格要求的应用程序可能不太适合。这是因为在执行 Full GC 时，所有的应用线程都会暂停，直到垃圾回收任务完成。此外，在某些情况下，Parallel GC 可能会导致较高的内存碎片。
如果你的应用程序需要较高的吞吐量，并且可以容忍较长的暂停时间，那么 Parallel GC 可能是一个合适的选择。然而，如果应用程序对响应时间有较高要求，那么可以考虑使用其他垃圾回收器，如 G1 GC、ZGC 或 Shenandoah GC。这些垃圾回收器旨在在维持高吞吐量的同时，降低暂停时间并提供更可预测的暂停时间。
总之，Parallel GC 使用传统的分代内存模型，通过并行执行垃圾收集任务来提高吞吐量。然而，它可能导致较长的暂停时间和内存碎片。根据应用程序的需求和特点，可以选择更适合的垃圾回收器来优化性能。

知道以上这些还不够

我们了解了JVM的Java内存模型和垃圾回收策略，但只知道这些是远远不够的，比如就让GPT生成一些常用的面试题，对照下自己能回答出几个：

Q: 常见的JVM面试题
A: 以下是一些常见的 JVM（Java 虚拟机）面试题：
什么是 JVM？
JVM 的组成部分是什么？
请解释 Java 内存模型（JMM）。
什么是类加载器（Classloader）？请解释其工作原理。
请列举 JVM 中的类加载器类型。
什么是 Just-In-Time（JIT）编译器？它的作用是什么？
请解释 Java 堆内存和栈内存的区别。
什么是垃圾回收（Garbage Collection）？请简要描述其工作原理。
请列举并简要介绍 Java 中的垃圾回收器。
什么是分代垃圾回收策略？请解释年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）的概念。
请解释 Java 中的强引用、软引用、弱引用和虚引用。
什么是 Java 堆溢出（Heap Overflow）和栈溢出（Stack Overflow）？如何处理这些问题？
什么是逃逸分析？它在 JVM 性能优化中有什么作用？
如何监控和调优 JVM 的性能？
请列举 JVM 调优的一些常用参数。
请解释 Java 中的死锁、饥饿和活锁。
什么是线程安全？如何在 Java 中确保线程安全？
请解释 Java 中的同步和异步编程。
什么是 volatile 关键字？它的作用是什么？
请解释 Java 中的并发编程和多线程编程。
这些问题覆盖了 JVM 的基本概念、内存模型、垃圾回收、性能调优和并发编程等方面。为了充分准备这些问题，建议您深入学习相关主题，并尝试使用实际项目经验来回答这些问题。这将有助于您在面试过程中展示您的专业知识和实践经验。

以上20个问题对照下自己能回答出多少? 下篇会根据问题来学习。