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前言

关于作者：励志不秃头的一个CURD的Java农民工
关于文章：以下内容单纯为作者觉得面试八股文中比较经常遇到的总结，同时会穿插一些作者面试遇到的问题作为记录，打*号的都是作者主观认为比较重要的

JVM虚拟机

JVM ，Java虚拟机，屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言在不同平台运行时不需要重新编译

虚拟机架构

最上层：javac编译器将编译好的字节码class文件，通过java 类装载器执行机制，把对象或class文件存放在 jvm划分内存区域。
中间层：称为Runtime Data Area，主要是在Java代码运行时用于存放数据的，从左至右为方法区(永久代、元数据区)、堆(共享,GC回收对象区域)、栈、程序计数器、寄存器、本地方法栈(私有)。
最下层：解释器、JIT(just in time)编译器和 GC（Garbage Collection，垃圾回收器）

虚拟机的启动

Java虚拟机的启动是通过引导类加载器(bootstrap class loader)创建一个初始类(initial class)来完成的，这个类是由虚拟机的具体实现指定的。

虚拟机的退出

某线程调用Runtime类或System类的exit方法，或 Runtime类的halt方法，并且Java安全管理器也允许这次exit或halt操作。程序正常执行结束
程序在执行过程中遇到了异常或错误而异常终止，由于操作系统出现错误而导致Java虚拟机进程终止

类加载机制

加载过程

加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

面试题：热点代码

JVM会对热点代码做编译，非热点代码直接进行解释。当JVM发现某个方法或代码块的运行特别频繁的时候，就有可能把这部分代码认定为热点代码
JVM使用热点探测来检测是否为热点代码。热点探测一般有两种方式，计数器和抽样。HotSpot使用的是计数器的方式进行探测，为每个方法准备了两类计数器：方法调用计数器和回边计数器
两个计数器都有一个确定的阈值，当计数器超过阈值溢出了，就会触发JIT编译。即时编译器把热点方法的指令码保存起来，下次执行的时候就无需重复的进行解释，直接执行缓存的机器语言

双亲委派模型*

如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时（即ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。

本质

规定了类加载的顺序是：引导类加载器先加载，若加载不到，由扩展类加载器加载，若还加载不到，才会由系统类加载器或自定义的类加载器进行加载。

实现

- 首先检查类是否被加载；
- 若未加载，则调用父类加载器的**loadClass**方法；
- 若该方法抛出ClassNotFoundException异常，则表示父类加载器无法加载，则当前类加载器调用findClass加载类；
- 若父类加载器可以加载，则直接返回Class对象；

优势

- 避免类的重复加载，确保一个类的全局唯一性
- Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关系可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。
- 保护程序安全，防止核心API被随意篡改

劣势

- 检查类是否加载的委托过程是单向的，这个方式虽然从结构上说比较清晰，使各个ClassLoader的职责非常明确，但是同时会带来一个问题，即顶层的ClassLoader无法访问底层的ClassLoader所加载的类。

面试题：如何破坏双亲委派机制？ **

只要加载类的时候，不是从APPClassLoader->Ext ClassLoader->BootStrap ClassLoader 这个顺序找，就是破坏了双亲委派机制
我们自己可以自定义一个类继承ClassLoader，重写loadClass方法，不依照往上开始寻找类加载器，那就算是打破双亲委派机制了

面试题：为什么要从父类开始加载？ **

如果不从父类开始加载，那么相同的类可以就会加载多次。造成内存浪费的同时也会带来安全隐患

如：A写了一个String类，然后自己加载；B又写了一个String类，然后自己又加载，加上JVM原来的String，这时候系统就出现了多个String类，那么类之间的比较结果及类的唯一性将无法保证，同时造成了内存的浪费。

面试题：Tomcat打破双亲委派机制了吗？为什么？（为什么Tomcat不能使用默认的双亲委派机制？）*

Tomcat打破了双亲委派机制

一个web容器可能需要部署两个应用程序，不同的应用程序可能会依赖同一个第三方类库的不同版本，不能要求同一个类库在同一个服务器只有一份，因此要保证每个应用程序的类库都是独立的，保证相互隔离。
1. 如果使用默认的类加载器机制，那么是无法加载两个相同类库的不同版本的，默认的类加器是不管你是什么版本的，只在乎你的全限定类名，并且只有一份。
2. 做法：Tomcat给每个 Web 应用创建一个类加载器实例（WebAppClassLoader），该加载器重写了loadClass方法，优先加载当前应用目录下的类，如果当前找不到了，才一层一层往上找
并不是所有类都是需要隔离的，有一些类在版本相同时，是可以共享的，如：redis

Tomcat就在WebAppClassLoader上加了个父类加载器（SharedClassLoader），如果WebAppClassLoader自身没有加载到某个类，那就委托SharedClassLoader去加载。

tomcat的几个主要类加载器:

commonLoader:Tomcat最基本的类加载器，加载路径中的class可以被Tomcat容器本身以及各个Webapp访问;
catalinaLoader:Tomcat容器私有的类加载器，加载路径中的class对于Webapp不可见;
sharedLoader:各个Webapp共享的类加载器，加载路径中的class对于所有Webapp可见，但是对于Tomcat容器不可见;
WebappClassLoader:各个Webapp私有的类加载器，加载路径中的class只对当前Webapp可见，比如加载war包里相关的类，每个war包应用都有自己的WebappClassLoader，实现相互隔离，比如不同war包应用引入了不同的spring版本，这样实现就能加载各自的spring版本;

内存结构

介绍

堆、元空间(方法区)、虚拟机栈、本地方法栈、程序计算器

线程共享

堆：用于存放对象的实例，与内存回收(垃圾回收)有关
- 新生代
  - Eden区
  - Survivor(from)区
  - Survivor(to)区
    - 设置Survivor是为了减少送到老年代的对象
    - 设置两个Survivor区是为了解决碎片化问题
- 老年代
方法区/元空间--在JDK1.8之后，方法区被永久移除了，取而代之的是元空间
- 静态常量池
- 运行时常量池

线程私有

生命周期与线程相同

虚拟机栈
- 栈帧
  - 动态链接
    - 符号引用和直接引用在运行时进行解析和链接的过程，叫动态链接。
    - 前提是每一个栈帧内部都要包含一个指向运行时常量池的引用，来支持动态链接的实现。
- 操作数栈
  - 保存着Java 虚拟机执行过程中的数据
  - 局部变量表
  - 方法返回地址
  - 异常
    - 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度
      - StatckOverflowError
    - JVM动态扩展时无法申请到足够的内存时
      - OutOfMemoryError
本地方法栈
- 本地方法栈跟虚拟机栈的功能类似，虚拟机栈用于管理 Java 函数的调用，而本地方法栈则用于管理本地方法的调用。这里的「本地方法」指的是「非Java方法」，一般本地方法是使用C语言实现的。
程序计数器

面试题

什么情况下栈会发生内存溢出*

因为栈是线程私有的，它的生命周期与线程相同，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表、方法出口等信息，如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将会抛出StackOverflowError，栈内存溢出异常；一般在方法递归调用时会造成栈内存溢出，但不全是

对象都是在堆上分配吗？*

不一定；在特定条件时，可以在虚拟栈上分配内存

JVM通过逃逸分析，分析出新对象的使用范围，就可能将对象在栈上进行分配
栈分配可以快速在栈帧上创建和销毁对象，不用再将对象分配到堆空间，减少GC的压力

逃逸分析

逃逸分析，是Java虚拟机可以分析新创建对象的使用范围，并决定是否在Java堆上分配内存的一项技术，从jdk 1.7开始已经默认开启逃逸分析
如果某些方法中的对象引用没有被返回或者未被外面使用（也就是未逃逸出去），那么对象可以直接在栈上分配内存。

//sb逃逸
public static StringBuffer craeteStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb;
}

//sb没有逃逸
public static String createStringBuffer(String s1, String s2) {
    StringBuffer sb = new StringBuffer();
    sb.append(s1);
    sb.append(s2);
    return sb.toString();
}

JVM有那几块内存区域，Java 8之后对内存分代做了什么改进？

Java8之后移除了永久代，增加了元空间

永久代使用的是虚拟机内存，容易造成内存OOM异常；
元空间直接使用本地内存，默认情况下元空间是可以是可以无限使用本地内存的，只要本地内存足够就不会出现OOM异常
设置元空间最大大小：-XX：MaxMetaspaceSize
- 默认值：unlimited，意味着只受系统内存的限制
- -XX：MetaspaceSize 调整标志定义元空间的初始大小如果未指定此标志，则 Metaspace 将根据运行时的应用程序需求动态地重新调整大小。

结语

JVM是每一次一面基本都绕不过去的槛，，虽然平时工作中，我们很少会注意到JVM，但是依旧需要了解，因为不知道什么时候就遇到了OOM的情况。只有平时做好准备，机会来临时才能把握住。

秃头系列-JVM-初识JVM

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