春招面试题总结--jvm

1、jvm内存区域 写在前面 1、基本问题 2、拓展问题 1.1运行时内存区域

**程序计数器：**记录下一条指令地址，从而实现如顺序执行、循环跳转等等；在多线程中，存在线程切换，程序计数器可以记录当前线程地址，方便线程切换回来以后继续执行。

**虚拟机栈：**存放编译期可知的各种基本数据类型和对象引用。

**本地方法栈：**为虚拟机使用到的方法服务。

**堆：**存放对象实例。另外堆中还有字符串常量池。

关于堆中内存区域的分配：堆中分eden区、s区、old区，新生对象被放在eden区，eden区满出发垃圾收集，并采用可达性分析标记，被标记的存活对象被放到s1区，其余对象杀死；再次向eden区放入新生对象，满后，用可达性分析分析eden区和s1区对象存活情况，存活的对象被放到s2区，此时s1区清空，如此往复循环。当对象年龄达到阈值15以后会被放入老年代，另外如果某个年龄超过了s区内存的一半，取这个年龄和年龄阈值之间更小的值作为新阈值。

**方法区：**存放类名、字段、静态成员、方法。方法区在深入理解java虚拟机这本书中是一个逻辑概念，并不是一个真正意义上的物理分区，真正的物理分区叫做永久代（1.7）/元空间（1.8）。

​ 在使用永久代时，使用两个参数限制它的初始大小和最大大小，分别是和，这样可能会抛出,而元空间使用的是直接内存，受本机可用内存的限制，虽然也可能会产生溢出，但是几率会小很多，且可以加载的类也更多。

1.2、 虚拟机对象探秘 1.2.1、对象的创建

**类加载检查：**当遇到new指令时，去常量池检查有没有这个对象的引用，并且检查这个引用代表的类有没有被加载过，如果没有，则进行相应的类加载。

**分配内存：**为新生对象分配内存——指针碰撞（内存规整）；空闲列表（内存不规整）。

——>内存分配的并发问题（创建对象操作在实际开发中很频繁，需要确保线程安全）：

1、CAS+失败重试，保证更新操作原子性

2、TLAB， 为每一个线程预先在 Eden 区分配一块儿内存，JVM 在给线程中的对象分配内存时，首先在 TLAB 分配，当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时，再采用上述的 CAS 进行内存分配

**初始化零值：**为分配到的内存空间初始化零值，保证java代码可以不赋初值使用。

**设置对象头：**对对象进行必要的设置。

**执行init方法:**此时从虚拟机角度，对象已经产生了，但从程序视角来看对象创建才刚开始，在new指令后紧接一个init方法，把对象按照程序猿的意愿进行初始化。

1.2.2、对象的内存布局

在 虚拟机中，对象在内存中的布局可以分为 3 块区域：对象头、实例数据和对齐填充。

**对象头：**第一部分用于存储对象自身的运行时数据mark word（哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志等等），另一部分是类型指针class point，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是那个类的实例。

**实例数据：**程序中定义的各种类型的字段内容。

**对齐填充部分：**仅起占位作用，对象地址大小必须是8字节的整数倍。

2、JVM垃圾回收 写在前面 2.1 堆内存常见分配策略 2.2 对象死亡 2.2.1 如何判断一个对象已经无效 2.2.2 对象死亡一定会被回收吗

没有被可达性分析标记的对象并不是非死不可，它们处于一个缓刑阶段，要真正宣告死亡还要经历两次标记。首先是进行可达性分析，没有与GC Roots相连的对象将会被第一次标记并进行一次筛选，筛选条件时这个对象有没有必要执行方法，如果覆盖了会把它放到F-Queue队列里，进行第二次标记。

2.2.3 关于方法

​ 如果一个对象覆盖了 () 方法，那么在真正被宣告死亡的时候，至少需要经过两次标记。第一次被标记的时候会被放在 一个 F-Queue 队列中，() 方法是对象逃脱死亡命运的最后一次机会。在第二次标记的时候，如果该对象成功与引用链（GC-Roots）上的任何一个对象关联，那么它仍然可以存活下来，否则将会被垃圾收集器回收。

2.2.4 Full gc

首先明确三个概念：

Minor GC ： 从年轻代空间（包括 Eden 和 区域）回收内存 ；

Major GC ： 对老年代GC ；

**Full GC ：**对整个堆GC， 经常伴随至少一次的Minor GC,但非绝对 。FGC管理的内存比较大，效率比较慢，STW时间较长，所以尽量不要出发FGC。

触发条件：

.gc()

调用.gc()方法会出发full gc.

老年代空间不足

老年代当中存放的对象有以下几种情况：新生代当中存活时间较长（超过一定年龄阈值）的对象、大对象、大数组，如果老年代当中空间不足了，就会出发full gc。

永久代空间不足

永久代就是我们熟知的方法区，其中存放有类的基本信息、常量、静态变量等数据，当系统当中要加载的类、反射的类、调用的方法太多时，永久代可能会占满，出发full gc.

CMS GC时出现 和 mode

对于采用CMS进行老年代垃圾收集的程序而言，要注意日志中是否有 和 mode 两种情况，他们可能会触发full gc.

2.2.5 再谈引用 2.2.6 如何判断一个类是无用类 2.3 JVM调优

目标：减少GC时用户线程的暂停时间

方法：JVM参数设置和垃圾收集器选择

2.3.1 关于STW

**为什么：**如果没有STW，假设在程序运行过程中突然发生了gc，通过可达性分析从gc roots找非垃圾对象，假设我们找完了，因为没有STW，线程会继续往下执行，且执行结束，而这个时候垃圾收集还没有做完，此时线程所占的内存区域会全部被释放掉，意味着gc roots存储的内存空间也被释放掉了，这个时候之前找出的非垃圾对象就会变成新的垃圾。堆当中有几十、上百万的对象，我们通过分析找出非垃圾对象，gc还没有结束对象的状态又变了，变成垃圾对象，难道又返回去把这几十万的对象再遍历一次吗，显然不现实。所以Java开发人员在设计之初，索性用了stw，让用户线程暂停住，把所有的非垃圾对象找出来，把垃圾对象干掉，这样一次gc的时间可能会更快，效率会更高。

2.3.2 JVM参数调优

背景介绍：

调优前：每个对象60M，一旦有对象进入S区，由于超过S区大小的一半，会被存入old区，无法被minor gc回收，根据old区大小，五六分钟old区就会满发生full gc。

调优后：把年轻代变大。

2.3.3 垃圾回收器

1.8默认的垃圾回收：PS+

2.3 垃圾收集算法* 3、执行引擎 4、类加载子系统 4.1 加载

将.class文件加载进内存，存放在方法区，然后创建一个class对象，用来封装类的数据结构。

–>类加载器：非数组类由java虚拟机直接创建，数组类由类加载器创建，创建完成后均由类加载器加载。

1、 (启动类加载器) ：最顶层的加载类， 负责加载 %%/lib目录下的jar包和类 。

2、 (扩展类加载器) ：主要负责加载目录 %%/lib/ext 目录下的jar包和类

3、 (应用程序类加载器) : 面向我们用户的加载器，负责加载当前应用下的所有jar包和类。

–>双亲委派模型

java应用程序由若干个.class文件组成，文件之间经常发生调用关系。而在程序启动时，class文件并不会一次性加载进内存，而是根据程序需要，使用类加载机制()来动态的加载某个class文件到内存当中，只有class文件被加载进内存以后才能被其他class文件调用。

**加载类的原理：**使用双亲委派模型来搜索类。 每个实例都有一个父类加载器的引用（不是继承的关系，是一个包含的关系），虚拟机内置的类加载器（ ）本身没有父类加载器，但可以用作其它实例的的父类加载器。当一个实例需要加载某个类时，它会试图亲自搜索某个类之前，先把这个任务委托给它的父类加载器，这个过程是由上至下依次检查的，首先由最顶层的类加载器 试图加载，如果没加载到，则把任务转交给 试图加载，如果也没加载到，则转交给App 进行加载，如果它也没有加载得到的话，则返回给委托的发起者，由它到指定的文件系统或网络等URL中加载该类。如果它们都没有加载到这个类时，则抛出on异常。否则将这个找到的类生成一个类的定义，并将它加载到内存当中，最后返回这个类在内存中的Class实例对象。

**jvm如何判定两个class文件相同：**不仅要判定两个类名是否相同，而且要判定是否由同一个加载。

**优点：**避免重复加载，如果父类已经加载了该类的时候，子类就没有必要再加载一次。也保证了 Java 的核心 API 不被篡改。

**不想用双亲委派模型怎么办：**使用自定义类加载器的话需要继承类。如果不想打破双亲委派模型就重写类中的方法，当父类加载器无法加载时，就会通过这个方法加载。如果想打破就需要重写方法。

4.2 验证

确保class文件的合法性，不会危害虚拟机自身安全。

4.3 准备

为类变量分配内存并且设置初始值。

4.4 解析

将常量池内的符号引用转换为直接引用的过程。

4.5 初始化

4.6 常见面试题 4.6.1 什么是类加载机制？

虚拟机把描述类的数据从class文件中加载到内存中，并对数据进行检验、转换解析和初始化，最终形成能够被虚拟机直接使用的java类型。

4.6.2 Java类加载过程

加载–>验证–>准备–>解析–>初始化–>使用–>卸载

4.6.3 什么时候会发生类加载 使用new关键字实例化对象、调用类的静态方法、读取类的静态字段；触发反射机制时；初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化；虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类。 4.6.4 jvm加载class文件的原理机制 4.6.5 类加载器的双亲委派模型是什么？可以被打破吗？为什么？

初始化，最终形成能够被虚拟机直接使用的java类型。

4.6.2 Java类加载过程

加载–>验证–>准备–>解析–>初始化–>使用–>卸载

4.6.3 什么时候会发生类加载 使用new关键字实例化对象、调用类的静态方法、读取类的静态字段；触发反射机制时；初始化一个类的时候，如果发现其父类还没有进行初始化；虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类，虚拟机会先初始化这个主类。 4.6.4 jvm加载class文件的原理机制 4.6.5 类加载器的双亲委派模型是什么？可以被打破吗？为什么？