4.JVM面试题

云笺AI
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1. 说说JVM的内存模型以及分区

JVM内存区域分为栈、堆、方法区

  1. 栈（线程私有）

  • 虚拟机栈：java方法执行时会创建一个栈帧，用于存储**局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口**

    1. 局部变量表：存放方法参数和方法内定义的局部变量

    2. 操作数栈：保存计算过程中间结果,同时作为计算过程中变量临时的存储空间

    3. 动态链接：将方法调用的符号引用转化为方法的直接引用

    4. 方法出口：返回方法被调用的位置，继续执行下面的程序

  • 本地方法栈：本地方法栈和虚拟机栈类似，Java 虚拟机栈是给 JVM 使⽤的，本地⽅法栈是给本地⽅法使⽤的

  • 程序计数器：记录当前线程执行的行号

  1. 堆（线程共享）：堆主要用于存放各种类的实例对象和数组

  2. 方法区（线程共享）：主要是存储类信息，常量池（static 常量和 static 变量），编译后的代码（字节码）等数据

2.说说JVM中的堆内存

堆是JVM中最大的一块内存。在java中被分为两个区域：年轻代和老年代（java8 取消了永久代，采用了 Metaspace）。

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  • 新生代
    1.新生代采用的是复制算法。
    2.新生代先分为eden，s0,s1三块区域，新对象一般都分配在eden区域。
    3.如果eden区域满了触动垃圾回收，就把eden存活的对象复制到S0区域，然后清除掉eden区域。
    4.在下一次垃圾收集时，如果eden区域满了，S0和eden区域的存活对象会被复制到S1中，然后eden和S0会被清空。
    5.在这个过程中，幸存的对象会随着每次触动垃圾收集，年龄也在增长。当这些存活的对象年龄达到了新生代年龄阈值（HotSpot默认的垃圾回收是15次），就会进入到下一个区域，老年代。
  • 老年代
    老年代中使用“标记-清除”或者“标记-整理”算法进行垃圾回收，回收次数相对较少，每次回收时间比较长。在垃圾收集整个过程中，不管是处于新生代，还是老年代，都必须记住**Stop the World 事件** ，就是说在这种事件发生时，所有的程序线程都要暂停，直到事件完成（比如这里就是完成了所有回收工作）为止。Major GC 也会触发STW（Stop the World）。通常，Major GC会慢很多，因为它涉及到所有存活对象。所以，对于响应性的应用程序，应该尽量避免Major GC。
  • 永久代（java8之后没有了，改为Metaspace）
    包含JVM用于描述应用程序中类和方法的元数据。永久代是由JVM在运行时根据应用程序使用的类来填充的。如果JVM发现某些类不再需要，并且其他类可能需要空间，则这些类可能会被回收。

3. 说说JVM类加载过程

JVM 的类加载分为五个阶段：

  1. 加载：JVM将字节码文件（.class）读入内存
  2. 验证：验证 Class 字节流的数据是否遵守JVM的规定
  3. 准备：正式为类变量（静态变量）分配内存并设置初始值，并非代码中设置的值
  4. 解析：将常量池中的符号引用解析为直接引用
  5. 初始化：真正执行类中定义的java代码

4. JVM类加载器有哪几种

  1. 引导类加载器BootStrap ClassLoader：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下核心类库。
  2. 扩展类加载器Extension ClassLoader：负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的 ext扩展目录中的JAR包
  3. 应用类加载器Application ClassLoader：负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加 载你自己写的那些类
  4. 自定义类加载器User ClassLoader：负责加载用户自定义路径下的类包

5. 什么是双亲委派模型

  1. 首先，检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回。

  2. 如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载（即调用parent.loadClass(name, false);）。或者是调用bootstrap类加载器来加载。

  3. 如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载。

  • 双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

  • 优点：

  • 安全性：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改

  • 唯一性：采用双亲委派的一个好处是比如加载位于 rt.jar 包中的类java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的引导类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个 Object 对象

6.垃圾回收时如何判断一个对象是否死亡？

  1. 引用计数法
引用计数描述的算法为: 给对象增加一个<font color=yellow>引用计数器</font>，每当有一个地方引用它时，计数器就+1；当引用失效时，计数器就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不能再被使用的，即对象已"死"。

缺点：无法解决对象的循环引用问题

  1. 可达性分析算法：
将“GC Roots” 对象作为起点，从这些节点开始向下搜索引用的对象，找到的对象都标记为非垃圾 对象，其余未标记的对象都是垃圾对象。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包含下面几种:（栈，方法区）

  1. 虚拟机栈(栈帧中的本地变量表)中引用的对象

  2. 方法区中静态属性引用的对象

  3. 方法区中常量引用的对象

  4. 本地方法栈中JNI(Native方法)引用的对象

7. 垃圾回收算法有哪些？

  1. 标记-清除算法

算法分为“标记”和“清除”阶段：标记存活的对象， 统一回收所有未被标记的对象(一般选择这种)；也可以反过来，标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象

优点：

  1. 简单

缺点：

  1. 效率低
  2. 内存碎片问题

  1. 复制算法

为了解决效率问题，“复制”收集算法出现了。它可以将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一 块。当这一块的内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收。

优点：

  • 性能⾼

缺点：

  • 内存利用率低

  1. 标记-整理算法

标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象回收，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。 fc1f4134970a304e4e6a65f11adc378fc9175c0b.jpeg

优点：

  1. 不会产生内存碎片

缺点：

  1. 标记-整理算法要低于复制算法，移动过程中,需要全程暂停用户应用程序。即:STW。

  1. 分代收集算法：

现在的虚拟机垃圾收集大多采用这种方式，它根据对象的生存周期，将堆分为新生代和老年代。在新生代中，由于对象生存期短，每次回收都会有大量对象死去，那么这时就采用复制算法。老年代里的对象存活率较高，没有额外的空间进行分配担保，所以可以使用标记-整理 或者 标记-清除。

8. 说说Minor GC、Major GC、Full GC

JVM在进行GC时，并非每次都对三个内存（新生代、老年代；方法区）区域一起回收的，大部分时候回收的都是指新生代。

针对HotSpot VM的实现，它里面的GC按照回收区域又分为两大种类型：一种是部分收集（Partial GC），一种是整堆回收（Full GC）

部分收集： 不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为：

  • 新生代收集（Minor GC / Young GC）: 只是新生代（Eden \ S0,S1）的垃圾收集

  • 老年代收集（Major GC / Old GC）: 只是老年代的垃圾收集

  • 混合收集（Mixed GC）： 收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集

整堆收集（Full GC）： 收集整个Java堆和方法区的垃圾收集

9. 常见的垃圾回收器有哪些？

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