JVM的常见面试问题

1. 谈谈你对JVM的理解？Java 8虚拟机和之前的变化更新？

JVM（Java Virtual Machine）的理解： JVM是执行Java字节码的引擎，它将Java程序转换为机器指令进行执行。JVM本质上是跨平台的，它通过将Java编译成字节码（.class文件）来实现一次编写，处处运行。JVM的主要职责包括：

• 类加载：通过类加载器将字节码加载到内存中。
• 字节码执行：通过解释器或JIT（即时编译器）将字节码转换为本地机器码执行。
• 内存管理：JVM管理运行时内存区域，主要包括堆（Heap）、方法区（Method Area）、栈（Stack）等区域。
• 垃圾回收（GC） ：JVM负责清理无用对象，通过垃圾回收机制提高内存使用效率。

Java 8虚拟机与之前版本的变化：

1. 永久代（PermGen）被元空间（Metaspace）取代：
   在Java 7及之前，方法区（Method Area）是使用永久代（PermGen）来存储类的元数据、常量池、静态变量等。永久代的内存大小是有限的，容易引发OutOfMemoryError: PermGen space。
   在Java 8中，永久代被移除，取而代之的是元空间（Metaspace），它直接使用本地内存来存储类的元数据信息，因此不再需要手动设置永久代的大小，减少了OOM的几率。

2. 垃圾回收器（GC）优化：

   • Java 8默认的GC是Parallel GC，适合吞吐量优先的场景。
   • 引入了G1 GC（Garbage-First Garbage Collector），它是面向延迟敏感应用的垃圾回收器，适合大内存应用，并且提供了更好的暂停时间控制。

3. Lambda表达式和函数式接口：Java 8引入了Lambda表达式以及函数式编程的支持，使代码更加简洁和灵活。这是编译时的改进，JVM的运行也能更好地适应这些变化。

4. 默认方法：接口可以包含默认实现的方法，这个特性虽然属于语法层面，但JVM也需要适应这些新特性的处理。

2. 什么是OOM（OutOfMemoryError），什么是栈溢出StackOverFlowError？怎么分析？

OutOfMemoryError（OOM） ： 这是当JVM在运行时无法为对象分配足够的内存时抛出的错误。OOM常见的几种情况：

• Java Heap Space OOM：堆内存不足，无法创建新的对象。通常是因为大量对象持久驻留在内存中，无法被垃圾回收器清理。
• Metaspace OOM：元空间溢出，通常是由于类的加载过多（例如动态生成类）。
• Direct Buffer OOM：直接内存（Direct Memory）不足，多出现在NIO操作中，使用直接缓冲区时。

分析方法：

• 使用jmap命令生成Heap Dump文件：

  lua
  复制代码
  jmap -dump:live,format=b,file=dump.hprof <pid>
  

  然后可以使用MAT（Memory Analyzer Tool）分析dump.hprof文件，找出大量占用内存的对象。

• 检查GC日志，使用参数-XX:+PrintGCDetails查看GC的详细情况，是否频繁发生Full GC。

StackOverflowError： 这是由于方法调用栈太深，导致栈空间耗尽而抛出的错误，通常由递归调用没有退出条件或者深层次的嵌套调用引起。

分析方法：

• 检查代码中的递归调用，确保有合理的退出条件。

• 通过设置栈的大小限制，防止栈溢出：

  diff
  复制代码
  -Xss512k
  

  调整该参数可以限制每个线程的栈大小。

3. JVM的常用调优参数有哪些？

以下是一些常用的JVM调优参数：

1. 堆内存设置：

   • -Xms：设置JVM启动时的堆内存大小（初始大小）。
   • -Xmx：设置JVM最大可用的堆内存大小。

   diff
   复制代码
   -Xms512m -Xmx1024m
   

2. 垃圾回收器参数：

   • -XX:+UseG1GC：启用G1垃圾回收器，适用于大内存、低延迟的应用场景。
   • -XX:+UseConcMarkSweepGC：启用CMS垃圾回收器，适用于低停顿需求的应用场景。
   • -XX:MaxGCPauseMillis：设置GC停顿时间的目标上限。
   • -XX:+PrintGCDetails：输出GC的详细日志。

3. 栈大小设置：

   • -Xss：设置每个线程的栈大小，默认是1MB，可以调整以防止StackOverflowError。

   diff
   复制代码
   -Xss512k
   

4. 元空间设置：

   • -XX:MetaspaceSize：设置元空间初始大小。
   • -XX:MaxMetaspaceSize：设置元空间最大大小。

5. 直接内存设置：

   • -XX:MaxDirectMemorySize：限制直接内存的大小，特别在使用NIO或Netty时需要考虑。

4. 内存快照如何抓取，怎么分析Dump文件？

抓取内存快照：

• 使用jmap工具可以生成JVM的内存快照（Heap Dump）：

  lua
  复制代码
  jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof <pid>
  

  或者在OOM时通过-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError自动生成dump文件。

分析Dump文件：

• 使用MAT（Memory Analyzer Tool）分析Dump文件：

  • 导入Dump文件后，可以查看哪些对象占用了大量内存。
  • 可以使用MAT提供的“泄漏可疑报告”找到可能的内存泄漏点。
  • 查看GC Roots，判断对象的存活时间及其依赖链条。

• 另外，VisualVM工具也可以用于分析内存泄漏、线程状态等信息。它提供了更加图形化的界面来查看JVM内存和线程的使用情况。

5. 谈谈JVM中类加载器的认识

类加载器（ClassLoader）负责将Java类加载到JVM内存中，采用了双亲委派模型。

• 双亲委派模型： 当一个类加载器收到类加载请求时，会先把请求委派给父类加载器，逐层向上委派，直到最顶层的根类加载器（Bootstrap ClassLoader）。如果父类加载器找不到该类，子类加载器才会尝试自己加载。

• 常见的类加载器：

  1. Bootstrap ClassLoader：负责加载JVM核心类库（如rt.jar）。
  2. Extension ClassLoader：负责加载扩展类库（如/lib/ext目录下的类）。
  3. Application ClassLoader：负责加载应用程序的类（如项目中的classpath下的类）。

• 自定义类加载器： 可以继承ClassLoader实现自定义类加载器，用于特殊场景，例如动态加载远程类、模块化系统中的类隔离等。需要重写findClass()方法来指定如何查找和加载类。

• 类加载器的重要性：

  • 类加载器不仅负责类的加载，还涉及类的隔离和命名空间。例如在Tomcat等应用服务器中，不同的Web应用可以使用不同的类加载器，避免类冲突。
  • 双亲委派模型确保了核心类不会被自定义的类加载器篡改，保证了Java安全模型的可靠性。