32个java面试考点：深入浅出JVM
知识点汇总
一、JVM内存模型
栈：也叫方法栈，存储局部变量表，动态链接，方法出口等信息，调用方法执行入栈，方法返回执行出栈。
本地方法栈：与方法栈类似，区别是执行native方法使用的是本地方法栈，执行java方法使用的是方法栈。
（注：native方法即使用native关键字修饰的java方法，目的在于与操作系统进行交互，调用操作系统语言程序。）
程序计数器：保存当前线程所保存的字节码位置，每个线程工作时都有一个独立的计数器，程序计数器只为java方法服务，执行native方法时，程序计数器为空。
堆：jvm内存管理中最大的一块，用于存放对象的实例，当对空间不足时，会抛出OOM异常（java.lang.OutOfMemoryError），jvm把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器进行对象的回收管理。
方法区：又叫非堆区，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常亮、静态变量、编译器优化后的代码等数据，jdk1.7的永久代和1.8的materspace都是方法区的一种实现。
栈、本地方法栈、程序计数器是线程独占的。
堆、方法区是线程共享的。
二、Java内存模型（JMM）
JMM需要保证原子性、可见性、有序性，通过以下四种方式：
1、基本数据类型读或写（long、double除外）：是原子性的。
2、synchronized：通过java的两个高级字节码指令monitorenter和monitorexit来保证原子性，
3、volatile：
- 可见性保证：强制变量的赋值会刷新回主内存，强制变量的读取会从主内存中重新加载，保证不同的线程总是能看到该变量的最新值。
- 有序性保证：通过指令重排序保证变量读写的有序性。
4、happens-bofore原则：
- 程序顺序原则：一个线程内必须保证语义串行性；
- 锁规则：同一把锁的解锁必须发生在再次枷锁之前；
- 传递性规则、线程的启动、中断、终止规则等。
三、类的加载与卸载
深绿色表示加载过程，浅绿色表示生命周期。
加载：通过类的完全限定名找到字节码文件，通过字节码文件创建class对象。
验证：图中始终验证方法。
准备：为static修饰的变量分配内存，初始值0或者null。（final不分配，因为在编译时已经分配）
解析：图中。
初始化：看图中解释，若类的父类没有初始化，则先初始化父类的静态块和静态变量，只有对类的主动使用时才会初始化。
- 初始化的出发条件：创建类实例、访问类静态变量或者静态方法、class.forName()发射加载、某个子类被初始化。
使用：实例化。
卸载：java前三种类加载器的加载的类不会被卸载，用户自定义类加载器加载的类才会被卸载。
四、类加载器与加载模式
类加载器：启动类加载器、扩展类加载器、应用/系统加载器、用户自定义加载器。
双亲委派模式好处：
- 避免类的重复加载；
- 防止java系统类被篡改。
五、内存分代回收
年轻代：大部分对象会在Eden区生成，Eden区满时，会在s1和s2中交替保存，达到一定次数对象会晋升到老年代。
老年代：存储由年轻代晋升到老年代存储时间较长的内存对象。
永久代：主要保存类信息等内容。（这里只是一种划分方式，并不是特指1.7 PermGen/1.8 Metaspace）
六、垃圾回收算法
判断算法：
- 引用计数法
- 可达性分析算法
清除算法：
- 引用计数算法：通过对象被引用的次数确定对象是否被使用，缺点是无法解决循环引用的问题。
- 复制算法：分为from块和to块，开始在from块，回收时将from块存活的对象复制到to块，将from块清空，to块变from块，from块变to块，缺点是内存使用率较低。
- 标记清除算法：分为标记对象和标记不在使用的对象两个阶段，缺点是会产生内存碎片。
- 标记整理算法：与标记清除算法相同，不过在清楚后会进行内存整理。
- 分代回收算法：当前的商业虚拟机的垃圾收集都是采用“分代收集”（Generational Collection）算法，这种算法并没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是把堆划分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适合的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就采用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用“标记-清理”或者“标记-整理”算法来进行回收
jvm提供的年轻代回收算法属于复制算法，CMS、G1，ZGC属于标记清除算法。
6.1 CMS算法
CMS是标记清除算法，JDK1.7之前的默认垃圾回收算法，并发收集，停顿小。
- 初始标记（STW）：标记GC roots直接可达的对象。
- 并发标记：GC线程应用线程并发进行，主要标记可达的对象。
- 重新标记（STW）：停顿时间比并发标记小很多，比初始标记稍长，主要是从新扫描并标记。
- 并发清理：并发执行，开始清理未标记的对象。
- 并发重置：为下一次GC充值相关数据。
6.2 G1算法
G1算法JDK1.9之后默认回收算法，特点是保持高回收率的同时，减少停顿。
- 年轻代回收：采用复制算法。
- 老年代回收：采用标记清除算法，同时也会回收年轻代。
G1可以通过设置JVM参数设置rejion（区）的大小，范围是1~32M，还可以设置期望的最大停顿时间。
6.3 ZGC算法
ZGC针对大内存的回收，可以控制在10ms以内的停顿。
- 着色指针
- 读屏障
- 并发处理
- 基于Rejion
- 内存压缩（整理）
ZGC GC过程：
面试考察点与真题
1、JVM内存模型、JMM内存模型
2、类加载过程、双亲委派机制
3、原子性、可见性、有序性的保证机制
4、G1适合对最大延迟有要求的场合，ZGC适合64位对大内存有要求的场合
5、垃圾回收的并发数，偏向锁的设置
1、栈上分配释放压力，如何编写适合内联优化的代码
2、经常fullGC的问题，内存泄漏问题
3、
4、
1、见上
2、年轻代晋升、老年代空间不足、永久代空间不足
3、见上
4、见上
5、见上
6、见上
7、强制主内存读写同步，防止指令重排序
10、
强引用：不会被GC回收
弱引用：每次GC都会被回收
虚引用：必须和引用兑现联合使用，跟总一个对象被垃圾回收的过程
软引用：空间不足会被GC回收
11、
JMC：飞行计数器
MAT：堆分析工具
JStack：线程分析工具
课程链接：https://kaiwu.lagou.com/course/courseInfo.htm?courseId=1&sid=3-PC_banner-0