JVM相关面试题

陈奶思耐撕
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JVM相关面试题

1,内存模型

程序计数器：线程私有，一块较小的内存空间，是jvm执行程序的流水线，存放一些跳转指令,维护下一个将要执行指令的地址。(仅限于Java方法, Native方法该计数器值为undefined).

java虚拟机栈：线程私有，每个方法执行都会创建一个栈帧，存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每个方法被调用至返回的过程, 就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程(VM提供了-Xss来指定线程的最大栈空间, 该参数也直接决定了函数调用的最大深度).

本地方法栈：虚拟机使用到的Native方法服务

java堆：-Xmx最大堆内存 -Xms初始堆内存。所有线程共享，GC收集器管理的主要区域，jvm创建的对象存放于此，主要分为新生代和旧生代，而新生代又分为eden区(80%)，from survivor(10%)和to survivor区，之所以这么分是因为新生代中98%的对象是朝生夕死， ##所以采用复制算法的GC策略，将eden和其中一块survivor中存活的对象复制到另一块survivor区，然后清理eden和用过的survivor区

方法区：所有线程共享，方法区是jvm规范中定义的一个概念，存放加载的类，常量，静态变量，JIT编译后的代码等数据。hotspot中用永久代来实现，别的jvm没有永久代的概念

在Java 6中，方法区中包含的数据，除了JIT编译生成的代码存放在native memory的CodeCache区域，其他都存放在永久代；

在Java 7中，Symbol的存储从PermGen移动到了native memory，并且把静态变量从instanceKlass末尾（位于PermGen内）移动到了java.lang.Class对象的末尾（位于普通Java heap内）；

在Java 8中，永久代被彻底移除，取而代之的是另一块与堆不相连的本地内存——元空间（Metaspace）,-XX:MaxPermSize 参数失去了意义，取而代之的是-XX:MaxMetaspaceSize。

元空间：jdk1.8中移除永久代，而使用元空间，两者都是对jvm方法区的实现，不过元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

使用元空间代替永久代的原因：

1,字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出
2,类及方法信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出
3,永久代会为GC带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低
4,oracle可能会将HotSpot与JRockit合二为一

内存分配原则：

对象优先在Eden分配，当没有足够空间触发Minor GC
大对象直接进入老年代，很长的字符串及数组都是大对象
长期存活的对象进入老年代，新生代中经历一次Minor GC年龄就增加一岁，当达到默认的15岁，就进入老年代，这个默认值可以设置

注：直接内存：直接内存并不是JVM运行时数据区的一部分, 但也会被频繁的使用: 在JDK 1.4引入的NIO提供了基于Channel与Buffer的IO方式, 它可以使用Native函数库直接分配堆外内存(java.nio.ByteBuffer.allocateDirect()), 然后使用DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作(详见: Java I/O 扩展),这样就避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据, 因此在一些场景中可以显著提高性能. 显然, 本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制(即不会遵守-Xms、-Xmx等设置), 但既然是内存, 则肯定还是会受到本机总内存大小及处理器寻址空间的限制, 因此动态扩展时也会出现OutOfMemoryError异常.

2,GC机制

判断对象死亡算法

    • 引用计数法：给对象添加一个引用计算器，每当有地方引用它就加1，引用失效就减1，为0时就表示对象不再被使用，简单效率高，但是存在一个对象之间相互循环引用问题。
    • 可达性分析算法：主流语言都采用此算法判断对象存活，原理是对象到GC Roots是不可达的，就认定为此对象可回收。
    • 在java语言中，可作为GC Roots的对象包括：虚拟机栈中引用的对象、java堆类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中JNI引用的对象

垃圾收集算法

  1. 标记-清除算法：最基础的收集算法，后续算法都是基于这种思路改进。分为标记和清楚两个过程，但是效率不高，且产生大量不连续内存碎片。再分配大对象时，可能无法找到足够的连续内存而导致提前出发一次gc

  2. 复制算法：实现简单，效率高，现在商用虚拟机都采用这种算法来回收新生代。将eden和其中一块survivor中存活的对象复制到另一块survivor区，然后清理eden和用过的survivor区

  3. 标记整理算法：复制算法当对象存活率较高时效率会降低，所以根据老年代特点设计出这种算法，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

  4. 分代收集：根据对象存活周期不同选择以上三种不同的算法去收集，java堆新生代使用 复制算法，旧生代使用 标记-整理算法

垃圾回收器

  1. 串行垃圾回收器Serial：最基本，最古老的收集器，只用一个单独的线程进行垃圾回收，冻结所有应用程序进行工作，客户端可能会用

  2. 并行垃圾回收器Parallel：使用多线程进行垃圾回收，停止其他所有应用程序线程.

  3. 并发标记扫描垃圾回收器CMS：基于标记-清除算法实现，主要有四步：初始标记-并发标记-重新标记-并发清除，初始标记，重新标记任要停止其他应用线程。并发收集，低停顿。缺点使用标记-清除算法

  4. G1垃圾回收器：目前最先进的收集器，替换CMS，将整个java堆划分为多个大小相等的独立区。特点：并行与并发、分代收集、空间整合(标记-整理)、 可预测停顿

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