03_2、【Java面试-虚拟机篇】（下）

OpenResty
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4. 内存溢出

要求

  • 能够说出几种典型的导致内存溢出的情况

典型情况

  • 误用线程池导致的内存溢出
    • 参考 day03.TestOomThreadPool
  • 查询数据量太大导致的内存溢出
    • 参考 day03.TestOomTooManyObject
  • 动态生成类导致的内存溢出
    • 参考 day03.TestOomTooManyClass

5. 类加载

要求

  • 掌握类加载阶段
  • 掌握类加载器
  • 理解双亲委派机制

类加载过程的三个阶段

  1. 加载

    1. 将类的字节码载入方法区，并创建类.class 对象

    2. 如果此类的父类没有加载，先加载父类

    3. 加载是懒惰执行

  2. 链接

    1. 验证 – 验证类是否符合 Class 规范，合法性、安全性检查
    2. 准备 – 为 static 变量分配空间，设置默认值
    3. 解析 – 将常量池的符号引用解析为直接引用

  3. 初始化

    1. 静态代码块、static 修饰的变量赋值、static final 修饰的引用类型变量赋值，会被合并成一个 <cinit> 方法，在初始化时被调用
    2. static final 修饰的基本类型变量赋值，在链接阶段就已完成
    3. 初始化是懒惰执行

验证手段

  • 使用 jps 查看进程号
  • 使用 jhsdb 调试，执行命令 jhsdb.exe hsdb 打开它的图形界面
    • Class Browser 可以查看当前 jvm 中加载了哪些类
    • 控制台的 universe 命令查看堆内存范围
    • 控制台的 g1regiondetails 命令查看 region 详情
    • scanoops 起始地址 结束地址 对象类型 可以根据类型查找某个区间内的对象地址
    • 控制台的 inspect 地址 指令能够查看这个地址对应的对象详情
  • 使用 javap 命令可以查看 class 字节码

代码说明

  • day03.loader.TestLazy - 验证类的加载是懒惰的，用到时才触发类加载
  • day03.loader.TestFinal - 验证使用 final 修饰的变量不会触发类加载

jdk 8 的类加载器

名称加载哪的类说明
Bootstrap ClassLoaderJAVA_HOME/jre/lib无法直接访问
Extension ClassLoaderJAVA_HOME/jre/lib/ext上级为 Bootstrap，显示为 null
Application ClassLoaderclasspath上级为 Extension
自定义类加载器自定义上级为 Application

双亲委派机制

所谓的双亲委派，就是指优先委派上级类加载器进行加载，如果上级类加载器

  • 能找到这个类，由上级加载，加载后该类也对下级加载器可见
  • 找不到这个类，则下级类加载器才有资格执行加载

双亲委派的目的有两点

  1. 让上级类加载器中的类对下级共享（反之不行），即能让你的类能依赖到 jdk 提供的核心类

  2. 让类的加载有优先次序，保证核心类优先加载

对双亲委派的误解

下面面试题的回答是错误的

image-20210901110910016.png 错在哪了？

  • 自己编写类加载器就能加载一个假冒的 java.lang.System 吗? 答案是不行。

  • 假设你自己的类加载器用双亲委派，那么优先由启动类加载器加载真正的 java.lang.System，自然不会加载假冒的

  • 假设你自己的类加载器不用双亲委派，那么你的类加载器加载假冒的 java.lang.System 时，它需要先加载父类 java.lang.Object，而你没有用委派，找不到 java.lang.Object 所以加载会失败

  • 以上也仅仅是假设。事实上操作你就会发现，自定义类加载器加载以 java. 打头的类时，会抛安全异常，在 jdk9 以上版本这些特殊包名都与模块进行了绑定，更连编译都过不了

代码说明

  • day03.loader.TestJdk9ClassLoader - 演示类加载器与模块的绑定关系

6. 四种引用

要求

  • 掌握四种引用

强引用

  1. 普通变量赋值即为强引用，如 A a = new A();

  2. 通过 GC Root 的引用链，如果强引用不到该对象，该对象才能被回收

image-20210901111903574.png 软引用（SoftReference）

  1. 例如：SoftReference a = new SoftReference(new A());

  2. 如果仅有软引用该对象时，首次垃圾回收不会回收该对象，如果内存仍不足，再次回收时才会释放对象

  3. 软引用自身需要配合引用队列来释放

  4. 典型例子是反射数据

image-20210901111957328.png

弱引用（WeakReference）

  1. 例如：WeakReference a = new WeakReference(new A());

  2. 如果仅有弱引用引用该对象时，只要发生垃圾回收，就会释放该对象

  3. 弱引用自身需要配合引用队列来释放

  4. 典型例子是 ThreadLocalMap 中的 Entry 对象

image-20210901112107707.png

虚引用（PhantomReference）

  1. 例如： PhantomReference a = new PhantomReference(new A(), referenceQueue);

  2. 必须配合引用队列一起使用，当虚引用所引用的对象被回收时，由 Reference Handler 线程将虚引用对象入队，这样就可以知道哪些对象被回收，从而对它们关联的资源做进一步处理

  3. 典型例子是 Cleaner 释放 DirectByteBuffer 关联的直接内存

image-20210901112157901.png

代码说明

  • day03.reference.TestPhantomReference - 演示虚引用的基本用法
  • day03.reference.TestWeakReference - 模拟 ThreadLocalMap, 采用引用队列释放 entry 内存

7. finalize

要求

  • 掌握 finalize 的工作原理与缺点

finalize

  • 它是 Object 中的一个方法，如果子类重写它，垃圾回收时此方法会被调用，可以在其中进行资源释放和清理工作
  • 将资源释放和清理放在 finalize 方法中非常不好，非常影响性能，严重时甚至会引起 OOM，从 Java9 开始就被标注为 @Deprecated，不建议被使用了

finalize 原理

  1. 对 finalize 方法进行处理的核心逻辑位于 java.lang.ref.Finalizer 类中，它包含了名为 unfinalized 的静态变量（双向链表结构），Finalizer 也可被视为另一种引用对象（地位与软、弱、虚相当，只是不对外，无法直接使用）
  2. 当重写了 finalize 方法的对象，在构造方法调用之时，JVM 都会将其包装成一个 Finalizer 对象，并加入 unfinalized 链表中

image-20210901121032813.png 3. Finalizer 类中还有另一个重要的静态变量，即 ReferenceQueue 引用队列，刚开始它是空的。当狗对象可以被当作垃圾回收时，就会把这些狗对象对应的 Finalizer 对象加入此引用队列 4. 但此时 Dog 对象还没法被立刻回收，因为 unfinalized -> Finalizer 这一引用链还在引用它嘛，为的是【先别着急回收啊，等我调完 finalize 方法，再回收】 5. FinalizerThread 线程会从 ReferenceQueue 中逐一取出每个 Finalizer 对象，把它们从链表断开并真正调用 finallize 方法

image-20210901122228916.png 6. 由于整个 Finalizer 对象已经从 unfinalized 链表中断开，这样没谁能引用到它和狗对象，所以下次 gc 时就被回收了

finalize 缺点

  • 无法保证资源释放：FinalizerThread 是守护线程，代码很有可能没来得及执行完，线程就结束了
  • 无法判断是否发生错误：执行 finalize 方法时，会吞掉任意异常（Throwable）
  • 内存释放不及时：重写了 finalize 方法的对象在第一次被 gc 时，并不能及时释放它占用的内存，因为要等着 FinalizerThread 调用完 finalize，把它从 unfinalized 队列移除后，第二次 gc 时才能真正释放内存
  • 有的文章提到【Finalizer 线程会和我们的主线程进行竞争，不过由于它的优先级较低，获取到的CPU时间较少，因此它永远也赶不上主线程的步伐】这个显然是错误的，FinalizerThread 的优先级较普通线程更高，原因应该是 finalize 串行执行慢等原因综合导致

代码说明

  • day03.reference.TestFinalize - finalize 的测试代码
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