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tags: [test/review, java, gc-algorithm, cms, g1, zgc, young-gen]
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create time: 2026-08-09 12:00
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# 垃圾回收算法与收集器_测试题
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## 概述
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本测试覆盖标记-清除/复制/整理三种经典 GC 算法、分代理论依据，以及 CMS、G1、ZGC 三大收集器的设计原理和选型策略，共 10 道题目（6 道选择题 + 3 道填空题 + 1 道简答题）。
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## 一、选择题（6道，由浅入深）
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> **难度阶梯**: Q1-Q2 基础概念 → Q3-Q4 核心原理 → Q5-Q6 深入应用/边界场景
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### Q1（基础）— 考察定义层面
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新生代 Eden:S0:S1 的经典比例设计中，Eden 区占新生代的份额大约是：
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A. 1/2（50%）
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B. 1/3（约 33%）
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C. 4/5（80%）
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D. 9/10（90%）
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### Q2（基础）— 考察概念记忆
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以下哪种 GC 算法的主要缺点是**会产生大量内存碎片**？
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A. 标记-复制（Mark-Copy）
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B. 标记-整理（Mark-Compact）
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C. 标记-清除（Mark-Sweep）
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D. G1 的 Mixed GC
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### Q3（进阶）— 考察核心原理
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CMS 收集器有四个阶段，其中**不会暂停用户线程**的阶段是：
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A. 初始标记（Initial Mark）
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B. 并发标记（Concurrent Mark）
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C. 预标记（Re-Mark）
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D. 以上三个阶段都会 STW
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### Q4（进阶）— 考察比较与辨析
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G1 收集器与传统的 CMS 收集器相比，最核心的架构区别在于：
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A. G1 不再物理分隔新生代和老年代，而是将堆划分为多个大小相等的 Region
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B. G1 只使用标记-清除算法，而 CMS 使用标记-复制算法
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C. G1 的所有 GC 动作都在单线程内串行完成
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D. G1 不支持并发回收，必须依赖 Full GC
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### Q5（深入）— 考察场景推理
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某服务堆大小约为 16GB，要求 GC 暂停时间控制在 200ms 以内，对吞吐量有一定要求但不追求极致低延迟。根据收集器选型决策树，最合适的选择是：
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A. CMS
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B. G1
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C. ZGC
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D. Parallel Old
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### Q6（深入）— 考察边界场景
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ZGC 能够实现暂停时间不超过 10ms（无论堆大小）的核心技术是：
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A. 在写屏障中记录所有引用修改，然后批量重定位
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B. 染色指针 + 加载屏障，将原本沉重的写屏障移到加载时机
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C. 利用多核并行地在一个 STW 窗口内完成全量回收
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D. 将所有对象分配到连续内存区域，避免引用失效
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## 二、填空题（3道）
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### F1 — 填空1
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CMS 收集器有三个显著缺陷：**浮动垃圾**（并发清扫阶段产生的新对象只能等下一次 GC 处理）、__（1）__（基于标记-清除算法容易产生碎片）、以及 CPU 资源敏感（并发阶段和用户代码共享 CPU）。CMS 在 JDK __（2）__ 中被彻底移除。
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> **提示**: 回顾 CMS 缺陷部分的具体描述和生命周期。
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### F2 — 填空2
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G1 收集器中有一个特殊的概念叫 ROI（Return of Investment），用于排序 Region 的回收优先级——优先回收__（1）__最大的 Region。此外，超过半个 Region 大小的超大对象会直接分配到__（2）__ Region，以避免碎片问题。
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> **提示**: ROI = 回收得到的空间 / 花费的时间，超大对象的特殊命名与其用途相关。
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### F3 — 填空3
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根据选型决策树：堆 < 4GB 推荐 Parallel GC（吞吐优先）或 CMS（JDK 8 低延迟需求）；4GB ≤ 堆 ≤ 32GB 推荐 __（1）__；堆 > 32GB 且要求暂停 < 10ms 推荐 __（2）__。
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> **提示**: 这是生产环境中最常用的两个收集器选择分界线。
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## 三、简答题（1道）
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### S1
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某电商大促活动即将开始，负责团队正在做线上 GC 压测。现有三个待选收集器：CMS、G1、ZGC。已知以下条件：
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- 堆大小约 24GB
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- 要求 GC 暂停时间尽量短（P99 < 300ms）
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- 业务允许一定的吞吐量损失
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- 当前运行在 JDK 11 之上
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请回答：
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1. 你会推荐哪个（些）收集器？给出决策理由。
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2. ZGC 相比 G1 的核心优势是什么？它的两项关键技术名词是什么？
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3. 如果在压测中发现使用 CMS 时频繁出现 Full GC，可能的原因是什么？（至少给出两条）
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> **答题框架提示**:
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> - 第 1 问先看堆大小落在选型树的哪个区间
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> - 第 2 问直接提取 ZGC 的技术细节
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> - 第 3 问从 CMS 的三个缺陷出发推导
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## 参考答案与解析
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### 选择题答案
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| 题号 | 正确答案 | 解析 |
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| Q1 | C | HotSpot 通过 Eden:S0:S1 = 8:1:1 的比例设计，Eden 占 8/10 = 80%，让绝大多数新对象直接分配到 Eden。只有少量长寿对象才进入 Survivor。 |
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| Q2 | C | 标记-清除算法不移动对象、不复制，只是在清除未标记区域时留下空洞，产生碎片。标记-复制和标记-整理都能避免碎片。 |
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| Q3 | B | CMS 的初始标记和预标记都需要短暂 STW，并发标记和并发清扫是完全与用户线程并行的。所以选 B。 |
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| Q4 | A | G1 的最大创新是将堆划分为最多 2048 个 Region（每个 1~32MB），不再物理分隔新生代和老年代。B 错误（G1 不使用纯标记-清除），C 错误（G1 并行并发），D 错误（G1 支持并发）。 |
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| Q5 | B | 堆大小 24GB 落在 4GB~32GB 区间，选型决策树明确指出这个范围推荐 G1。ZGC 虽然也适用但成本更高（吞吐量略低），Parallel Old 吞吐优先不适合低延迟场景。 |
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| Q6 | B | ZGC 的核心创新是染色指针（在指针高位 bit 编码颜色信息）和加载屏障（读引用时才执行重定位），将写屏障移到加载时机。A 描述的是传统写屏障方式。 |
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### 填空题答案
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| 题号 | 答案 | 解析 |
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| F1 | （1）内存碎片 （2）JDK 14 | CMS 基于标记-清除算法，必然产生碎片，可能导致大对象无法分配而提前触发 Full GC。CMS 在 JDK 9 标记废弃，JDK 14 彻底移除。 |
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| F2 | （1）ROI（回收价值） （2）Humongous | G1 按 ROI 排序优先回收性价比最高的 Region。超大对象（超过半 Region）直接放入 Humongous Region 避免跨区碎片。 |
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| F3 | （1）G1 （2）ZGC | 4GB~32GB 是 G1 的主战场（大多数生产环境的默认选择），>32GB 且要求低延迟时切换 ZGC。 |
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### 简答题参考答案
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S1：**参考答案要点**：
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1. 堆大小 24GB 落在 4GB~32GB 区间，推荐 G1 作为首选。如果预算允许且对延迟要求更严苛，也可以评估 ZGC。JDK 11 以上已支持 ZGC 生产使用。
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2. ZGC 的核心优势是暂停时间绝对不超过 10ms，与堆大小无关。两项关键技术：染色指针（Colored Pointers）和加载屏障（Load Barrier）。
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3. CMS 频繁 Full GC 的可能原因：① 内存碎片过多导致大对象无法在 Eden 分配直接进入老年代，老年代很快满；② CMS 并发清扫阶段产生的"浮动垃圾"积累到下一次的 Full GC；③ 老年代阈值配置不合理，GC 未能及时触发。
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**评分标准**：答出任意 2 个要点即可得满分；完全正确需覆盖全部要点。
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## 关联笔记
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- [[01.Java/jvm/JVM 内存模型]]
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