JVM面试常考三大部分

拾取
135 阅读5分钟

一、JVM 内存区域划分

JVM 本质上就是一个Java进程，启动的时候，就会从OS上申请一大块内存【租了个写字楼】，然后进行装修【划分出多块区域，每块区域都有不同的功能】

  1. 堆(线程共享)：创建的对象都在堆上
  2. 栈(线程私有)：Java虚拟机栈【Java代码使用的】，本地方法栈【给JVM内部C++代码使用的】 主要存储的是：局部变量、方法之间的调用关系【方法调用栈】
  3. 程序计数器（线程私有）：保存下一个要执行的指令地址【相当于书签】，也和程序调度有关
  4. 方法区(线程共享)：存储类对象【代码 + 静态变量】

二、JVM 类加载机制

编译生成的 .class 文件是在硬盘中的，Java进程启动需要把 .class 文件从硬盘读到内存中，并构造出类对象 --->类加载

  1. 加载：找到 .class文件，打开文件，读文件；同时在内存中创建类对象【在方法区为类对象分配空间，用来存储类的结构信息（如字段、方法、常量池等）】
  2. 链接：
    • 验证：针对 .class 文件内容进行解析/校验
    • 准备：给静态变量分配内存空间，并进行赋默认值
    • 解析：把字符串常量进行初始化【将字符串常量使用某些特定符号进行标识，当真正进行类加载的时候，才真正把字符串常量放入内存，这时才使用地址替换掉刚刚的符号占位符】
  3. 初始化：针对类的静态成员进行初始化，执行静态代码块【也需要加载父类】
  4. 初始化执行完成后，，JVM会创建一个与该类对应的Class对象，用来在运行时表示这个类。

双亲委派模型

描述的是"加载"阶段，去哪个目录下找 .class 文件

每次进行类加载的时候，首先会从ApplicationClassLoader开始，向上找，一直到BootstrapClassLoader，然后扫描目录，若没有，就找ExtensionClassLoader，若没有，最后找ApplicationClassLoader，若都没有，就会抛异常 ClassNotFoundException

目的：防止程序猿写的类把标准库中的类给覆盖了

JVM自带的三个类加载器

  1. BootstrapClassLoader：加载标准库中的类【如：String，ArrayList】
  2. ExtensionClassLoader：负责加载扩展类
  3. ApplicationClassLoader：加载用户写的类

如果自己写个类必须遵守双亲委派模型吗

不必，Tomcat中。加载一些webapps中的类的时候就有自己的类加载器，并没有遵守双亲委派模型

三、JVM 垃圾回收机制

在C语言中需要用malloc申请堆上的空间，而这个空间是在操作系统上的，如果不free掉，就会造成内存泄漏；而在JVM中。它实现了自动回收机制 GC【回收单位：对象】

哪些区域需要回收

  1. 栈和程序计数器都是属于线程的，都会自动释放
  2. 方法区：放的是类对象，主要干的就是"类加载"，很少涉及"类卸载"，需要但是不迫切
  3. 堆：放的都是 new 出来的对象，GC 的主战场

如何确定回收的对象

Java 使用的是"可达性分析"

Python使用的是"引用计数"

  1. 引用计数

使用额外的变量进行存储有多少个引用引用着该对象，计数器为0时，则需要被回收了

- 多线程中，需要修改同一个变量，需要考虑线程安全问题
- 如果是个大对象，引入一个程序计数器负担不大；若是小对象，则会使不小的开销
- 可能会导致循环引用【致命缺陷】

image.png

  1. 可达性分析

以代码中的一些特殊的变量作为起点，然后以起点触发，看看哪些对象都能被访问到，只要对象能被访问到，就被标记为可达【比如二叉树：如果是节点就可到达，如果连接节点的线断了，就相当于不可达了】，当完成一圈标记后，剩下没有标记的就是不可达，就是垃圾

起点称为GCRoot

  1. 局部变量表中的引用【局部变量】，所有的局部变量都可以视为是 GCRoot
  2. 常量池中对应的对象
  3. 方法区中，静态引用类型的成员

怎么进行回收

标记清除

先通过可达性分析，找出垃圾，然后释放垃圾，会出现很多内存碎片

image.png

复制算法

把内存一分为二，用一半，留一半 把不是垃圾的拷贝到另一半中，然后释放之前的一整块【空间一下子少了一半，空间利用率降低了】

标记整理

类似于 [顺序表] 删除元素【耗时】

分代回收

给对象引入了一个概念，年龄，这里的年龄指的是对象活过 GC 的轮次；对象刚创建出来，未被 GC 洗礼过，年龄就是0，洗礼过一次就 + 1，根据年龄不同，被分为新生代和老年代

image.png

  1. 新创建出来的对象在伊甸区
  2. 伊甸区中的对象绝大部分都活不过一轮GC，活过一轮 GC 的就放到幸存区【幸存区中的对象不会很多，所以不需要很大的空间】，从伊甸区到幸存区就是采用复制算法
  3. 幸存区的对象又会经过一轮又一轮的 GC 洗礼，每次都会淘汰一部分，未被淘汰的对象就被放入另一个幸存区中【复制算法】
  4. 当在幸存区中，很多轮的 GC 洗礼后，对象依旧存在，就将其复制到老年代中
  5. 对象在老年代中，依然要经历 GC 洗礼，但是周期性就可以缩短了【这就可以采用 标记-整理算法了，因为回收的次数减少了】

特例

如果当前的对象占用空间特别大，就直接将其放入老年代【大对象在复制算法中，不怎么友好】

avatar
文章
阅读
粉丝