1.1. JVM相关面试题汇总

说一下 JVM 的主要组成部分?及其作用?

类加载器(ClassLoader)
运行时数据区(Runtime Data Area)
执行引擎(Execution Engine)
本地库接口(Native Interface) JNI    native 

组件的作用: 首先通过类加载器(ClassLoader)会把 Java 代码转换成字节码,运行时数据区(Runtime Data Area)再把字节码加载到内存中,而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范,并不能直接交给底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎(Execution Engine),将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行,而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口(Native Interface)来实现整个程序的功能

说一下 JVM 运行时数据区?详细介绍下每个区域的作用?

程序计数器(Program Counter Register):当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值,来选取下一条需要执行的字节码指令;

Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks):
执行方法前创建栈帧
   用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息;
执行方法时:
   栈帧入栈 
执行完毕方法:
   栈帧出栈 

本地方法栈(Native Method Stack):与虚拟机栈的作用是一样的,只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的,而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的;

Java 堆(Java Heap):Java 虚拟机中内存最大的一块,是被所有线程共享的,几乎所有的对象实例都在这里分配内存;

    GC垃圾回收: 

-Xms    -Xmx 

方法区(Methed Area):用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

1.7
 -XX:PermSize    -XX:PermMaxSize 
1.8
 -XX:MetaspaceSize    -XX:MetaspaceMaxSize

怎么判断对象是否可以被回收?

一般有两种方法来判断:

引用计数器:为每个对象创建一个引用计数,有对象引用时计数器 +1,引用被释放时计数 -1,当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题;

可达性分析:从 GC Roots 开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,则证明此对象是可以被回收的。

哪些变量可以作为GC Roots

虚拟机栈中 (栈帧中的本地变量表) 引用的对象 
(正在执行的方法中的变量所引用的对象 可以作为GCroot对象)

方法区中类静态属性引用的对象   static 
方法区中常量的引用对象        final 

本地方法栈中引用的对象

Java 中都有哪些引用类型?

强引用:发生 gc 的时候不会被回收。
Object user = new Object();
软引用:有用但不是必须的对象,在发生内存溢出之前会被回收。
new SoftRefrence(user)
弱引用:有用但不是必须的对象,在下一次GC时会被回收。
虚引用(幽灵引用/幻影引用):无法通过虚引用获得对象,用 PhantomReference 实现虚引用,虚引用的用途是在 gc 时返回一个通知。

说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法?

标记-清除算法:标记无用对象,然后进行清除回收。缺点:效率不高,无法清除垃圾碎片。
标记-整理算法:标记无用对象,让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清除掉端边界以外的内存。
复制算法:按照容量划分二个大小相等的内存区域,当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上,然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点:内存使用率不高,只有原来的一半。

分代算法:根据对象存活周期的不同将内存划分为几块,一般是新生代和老年代,新生代基本采用复制算法,老年代采用标记整理或标记清楚算法。

说一下 JVM 有哪些垃圾回收器?

Serial:最早的单线程串行垃圾回收器。
Serial Old:Serial 垃圾回收器的老年版本,同样也是单线程的,可以作为 CMS 垃圾回收器的备选预案。
ParNew:是 Serial 的多线程版本。
Parallel 和 ParNew 收集器类似是多线程的,但 Parallel 是吞吐量优先的收集器,可以牺牲等待时间换取系统的吞吐量。
Parallel Old 是 Parallel 老生代版本,Parallel 使用的是复制的内存回收算法,Parallel Old 使用的是标记-整理的内存回收算法。
CMS:一种以获得最短停顿时间为目标的收集器,非常适用 B/S 系统。
G1:一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现,是 JDK 9 以后的默认 GC 选项。

新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些?有什么区别?

- 新生代回收器:Serial、ParNew、Parallel Scavenge
- 老年代回收器:Serial Old、Parallel Old、CMS
- 整堆回收器: G1

新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法,复制算法的优点是效率高,缺点是内存利用率低;老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

简述分代垃圾回收器是怎么工作的?

分代回收器有两个分区:老生代和新生代,新生代默认的空间占比总空间的 1/3,老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法,新生代里有 3 个分区:Eden、To Survivor、From Survivor,它们的默认占比是 8:1:1,它的执行流程如下:

把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区;
清空 Eden 和 From Survivor 分区;
From Survivor 和 To Survivor 分区交换,
From Survivor 变 To Survivor,To Survivor 变 From Survivor。


每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象,年龄就 +1,当年龄到达 15(默认配置是 15)时,升级为老生代。
分配担保,  存活对象如果幸存者区装不下时  直接进入老年代
大对象也会直接进入老生代。

老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回,一般使用标记整理的执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

Minor GC与Full GC分别在什么时候发生?

新生代内存不够用时候发生Minor GC也叫 Young GC,
老年代内存不够用时候发生Major GC也叫 Full GC

java中都有哪些类加载器

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)
是虚拟机自身的一部分,用来加载Java_HOME/lib/目录中的,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库;

扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责加载\lib\ext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库;

应用程序类加载器(Application ClassLoader)。负责加载用户类路径(classpath)上的指定类库,我们可以直接使用这个类加载器。一般情况,如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

自定义类加载器:通过继承ClassLoader抽象类,实现loadClass方法

哪些情况会触发类加载机制

1.在遇到 new、putstatic、getstatic、invokestatic 字节码指令时,如果类尚未初始化,则需要先触发初始化。    
2.对类进行反射调用时,如果类还没有初始化,则需要先触发初始化。
3.初始化一个类时,如果其父类还没有初始化,则需要先初始化父类。
4.虚拟机启动时,用于需要指定一个包含 main() 方法的主类,虚拟机会先初始化这个主类。

什么是双亲委派模型?

如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载无法完成加载请求(它的搜索范围中没找到所需的类)时,子加载器才会尝试去加载类。

说一下类装载的执行过程?

类装载分为以下 5 个步骤:

加载:根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入;
检查:检查加载的 class 文件的正确性;
准备:给类中的静态变量分配内存空间;
解析:虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示,而在直接引用直接指向内存中的地址;
初始化:对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

有没有在生产环境下进行过JVM调优,说说过程?

基于 jps + jmap + jprofiler 内存溢出问题排查, 使用 -Xmx -Xms设置调整堆大小


基于 Jps + jstack + jconsole cpu飙高问题排查, 通过对栈快照定位代码问题
TOP  
TOP -p java进程ID H
jstack 通过上面查询的线程ID定位到出现问题的线程


基于 JVM 参数调优

常用的 JVM 性能监控的工具?

JDK 自带了很多监控工具,都位于 JDK 的 bin 目录下,其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 这两款视图监控工具。
jps  jinfo jstat jmap jstack 

jconsole:用于对 JVM 中的内存、线程和类等进行监控;
jvisualvm:JDK 自带的全能分析工具,可以分析:内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc 变化等

idea + jprofiler内存分析

常用的 JVM 调优的参数都有哪些?

-Xms2g:初始化推大小为 2g;
-Xmx2g:堆最大内存为 2g;
-Xmn500M 设置年轻代为500m;
-XX:PermSize=500M ;  1.8之后采用 MetaspaceSize
-XX:MaxPermSize=500M ;  1.8之后采用 MaxMetaspaceSize
-XX:NewRatio=4:设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4;
-XX:SurvivorRatio=8:设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2;
–XX:+UseParNewGC:指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合;
-XX:+UseParallelOldGC:指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合;
-XX:+UseConcMarkSweepGC:指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合;
-XX:+PrintGC:开启打印 gc 信息;
-XX:+PrintGCDetails:打印 gc 详细信息。
-XX:MaxDirectMemorySize : 设置直接内存的大小

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