面试题：Java内存管理之对象生命周期

Question

在Java中，描述一下对象从创建到被垃圾回收的完整生命周期过程，并且说明在这个过程中，Java内存管理机制主要做了哪些事情来确保内存的合理使用？

Answer 1

对象从创建到被垃圾回收的完整生命周期过程

1. 对象创建：
   • 声明：声明一个对象引用变量，例如 MyClass obj;，此时仅仅是在栈内存中创建了一个引用变量，并没有实际的对象存在。
   • 实例化：使用 new 关键字创建对象，如 obj = new MyClass();。这时在堆内存中为对象分配空间，对象的成员变量被赋予默认值，然后调用构造函数对对象进行初始化。
2. 对象使用：
   • 通过对象引用变量调用对象的方法和访问对象的成员变量，对对象进行各种操作，执行对象所提供的功能。
3. 对象不可达：
   • 当对象不再被任何引用变量所引用时，对象就变为不可达状态。例如，将引用变量赋值为 null，或者引用变量超出了其作用域等情况。
4. 垃圾回收：
   • Java 的垃圾回收器会在适当的时候检测到不可达对象，并回收其所占用的内存空间。垃圾回收器会定期扫描堆内存，标记出所有不可达对象，然后释放这些对象所占用的内存。

Java内存管理机制确保内存合理使用所做的事情

1. 自动内存分配：
   • 在对象创建时，Java 运行时系统自动在堆内存中为对象分配内存空间，程序员无需手动分配内存，减少了内存分配错误的可能性。
2. 垃圾回收机制：
   • 标记可达对象：垃圾回收器通过跟踪所有活动线程的栈和静态变量等根集合，标记出所有可达对象。
   • 回收不可达对象内存：未被标记的不可达对象被认定为可以回收的对象，垃圾回收器回收它们所占用的内存空间，使得这些内存可以被重新利用，防止内存泄漏。
   • 垃圾回收算法：采用多种垃圾回收算法，如标记 - 清除算法、标记 - 整理算法、复制算法等，根据不同的场景和堆内存的特点选择合适的算法，提高垃圾回收效率。
3. 内存分代管理：
   • 新生代：大多数新创建的对象被分配在新生代。新生代又分为 Eden 区和两个 Survivor 区。对象首先在 Eden 区分配，当 Eden 区满时，进行 Minor GC，将存活对象复制到其中一个 Survivor 区，经过多次 Minor GC 后，仍然存活的对象会晋升到老年代。
   • 老年代：存放经过多次垃圾回收后仍然存活的对象。当老年代空间不足时，进行 Major GC（Full GC），回收老年代的内存空间。这种分代管理方式可以根据对象的存活时间特点，采用不同的垃圾回收策略，提高垃圾回收效率。
4. 内存分配策略优化：
   • 线程本地分配缓冲（TLAB）：为每个线程分配一块单独的堆内存区域（TLAB），线程在创建对象时优先在自己的 TLAB 中分配内存，减少了线程之间的内存分配竞争，提高了内存分配效率。