JVM面试题附带答案

1.JVM运行时结构，各个区存放的数据

按线程可见性来分可以分为下面这两类

• 线程共享

  • 堆区：堆用来存放数组和对象，内部又分为了新生代和老年代，他们的比例默认为1：2，新生代又分为了一个Eden和两个Survivor，默认比例为8：1：1
  • 方法区：用来存放类的方法、属性、字符串常量池、静态变量等。在1.7的时侯，字符串常量和静态变量都放在永久代，在1.8的时候移除了永久代，永久代在启动之前必须制定初始大小，FGC还不会对它进行垃圾回收，新加入了元空间(MetaSpace)，将原本存放在永久代的数据全部移到了元空间，元空间启动不需要制定大小，默认最大大小就是物理内存，FGC会对它进行垃圾回收。

• 线程独占

  • 虚拟机栈：存放一个个栈帧，每个方法调用都会生成一个栈帧，用来存放局部变量表、操作数栈、动态链接、以及方法的出口信息
  • 本地方法区：存放线程可能会使用到的本地方法
  • PC寄存器：记录当前线程执行的指令

2.类加载机制

类加载一共分为以下三个步骤

1. 加载：把字节码文件load到内存中的方法区，生成一个Class对象，这个Class指向了这块内存

2. 连接：连接又分为了三个步骤

• 验证：验证字节码文件是否符合JVM规范
• 准备：给静态变量赋默认值
• 解析：将类属性、方法的符号引用解析为直接引用，常量池的符号引用解析为指针

3. 初始化：执行静态代码块，给静态变量赋值

3.什么是双亲委派机制，为什么要使用双亲委派

JVM建议类加载时遵循的一种规范，每个类加载器都有自己的父类加载器，当一个加载器接收到一个加载任务，会先去自己的缓存中找，没找到就委派给父类的加载器，直到委派给顶层的加载器，缓存中还是没找到后，就开始尝试进行加载，加载失败就委托给自己的下一层类加载器去加载，如果到了底层的加载器还是没加载成功，就报ClassNotFoudException的异常。

使用双亲委派的原因：主要是为了安全，确保类的唯一性，防止用户自定义类覆盖掉了JDK核心的类。

4.什么是cpu的乱序问题，操作系统层面如何保证不乱序执行

cpu为了提高指令执行的效率，会在一条指令执行过程中，同时区执行另一条指令，前提是两条指令没有依赖关系

确保指令的顺序执行：

• cpu的内存屏障
• lock的汇编指令

5.对象的创建过程具体是怎样的

加载–>连接（验证、准备、解析）–>初始化–>申请内存空间–>成员变量赋默认值–>调用构造方法（成员变量赋初始值）

6.对象在内存中的存储布局

• 对象

  • 对象头：8个字节
  • ClassPoint（指针）：开了压缩（-XX:+UseCompressedClassPointers默认开启）是4个字节 不开8个字节
  • 实例数据：引用类型开了压缩是4个字节 不开是8个字节
  • Padding对齐：为了对齐8的倍数

• 数组：数组就比普通对象多了个长度，4个字节

7.对象头中具体包含了那些信息

对象头占了8个字节，具体包含的信息如下(64位)：

• 锁信息：用了3位来表示，用了1位来表示是否偏向锁，另外两位用来标记锁状态
• GC的分代年龄：用了4位来表示，也就是说对象的分代年龄最大就是15
• 对象的HashCode值：占了31位

8.什么是垃圾

没有任何引用指向的对象就可以称为垃圾对象

9.寻找垃圾的算法

• 引用计数器法：这个算法会有循环引用的问题
• 根可达分析算法

10.GC Roots对象包括哪些

线程栈对象、静态变量、常量池、JNI指针(本地方法对象)

11.垃圾的清除算法，说说它们的优缺点

• 标记清除

  • 优点：算法简单，存活对象较多的情况下，效率比较高
  • 缺点：需要扫描两遍，效率比较低，容易产生内存碎片

• 拷贝算法

  • 优点：不会产生内存碎片，
  • 缺点：内存一分为二，浪费内存空间，移动复制对象需要调整对象引用

• 标记压缩

  • 优点：不会内存减半，也不会产生内存碎片，方便对象分配
  • 缺点：两次扫描，移动对象需要调整对象引用，效率较低

12.什么是栈上分配、线程本地分配TLAB

• 栈上分配：用来分配那些不会逃逸出方法的对象，使用普通类型来代替对象

• TLAB（Thread Local Allocation Buffer）：线程创建时，申请的一块内存，默认占整个Eden的1%（可以通过参数配置），小且无逃逸对象分配时会先尝试线程本地分配

  • 优点：多线程情况不用竞争Eden，就可以申请内存空间，提高了效率

13.什么是动态年龄

触发YGC时，Eden和其中一个Survivor存活的对象，内存占比大于另一个Survivor区的50%时，一些年龄比较大的对象会被移到老年代

14.什么是分配担保

触发YGC时，如果有对象进来，内存不足，就会将对象直接分配到老年代，这个就是担保机制

15.常见的垃圾回收器有哪一些

• Serial：分代模型，单线程最快的垃圾回收器，搭配Serial Old使用

• Serial Old

• Parallel Scavenge：分代模型，并发清理，搭配Parallel Old使用

• Parallel Old

• ParNew：分代模型，为了配合CMS使用而衍生出来的，其实就是升级版的Parallel Scavenge

• CMS：分代模型，开启了并行回收的先河，但是毛病比较多，会产生内存碎片、浮动垃圾

• G1：逻辑分代，物理不分，JDK1.7加入的，将内存分为了一个个分区，每个分区都可以表示Eden、Survivor、Old、Humongous

• ZGC：采用颜色指针来找垃圾对象

• Shenandoah：采用颜色指针来找垃圾对象

• Epsilon：调试用的不是很重要

16.CMS的回收步骤，它有什么问题，怎么避免这些问题

• 初始标记：找到GCRoots对象,时间比较短（STW）
• 并发标记：耗时最长的一步，采用并发执行
• 重新标记：找到漏标的对象，重新找那些垃圾对象（STW）
• 并发清除：会产生浮动垃圾，这些垃圾会在下一次GC的时候清理掉

问题：会有内存碎片和浮动垃圾，降低触发CMS的阈值，

17.Hospot参数分类有哪些

• -：标准参数，所有的Hotspot都支持
• -X：非标参数，特定版本的Hotspot支持
• -XX：不稳定参数，下个版本可能会删除

18.什么是性能调优

• 根据业务需求对JVM进行规划和预调优
• 优化JVM的运行环境（慢、卡顿）
• 解决JVM运行过程中出现的各种问题（OOM）

19.说一下调优中的吞吐量和响应时间

吞吐量 = 用户代码执行时间/(用户代码执行时间 + GC回收时间)

响应时间：STW越短，响应时间越好

20.说一下调优的具体步骤

1. 首先通过top或Jps命令找到程序的pid

2. 通过jstack查看进程中，线程的具体运行情况，注意那些线程状态为WAITTING和BLOCKED的线程

3. 通过jmap -histo命令找出程序中哪些对象占用内存比较大

4. 通过上面这些信息找到问题，然后做出相应的解决

21.说一下三色标记算法

垃圾标记的一种算法，将对象分为三种颜色

• 黑色：自身和属性都被标记的对象
• 灰色：自身被标记对象，但是属性还没有标记
• 白色：未被标记的对象

22.说一下G1的内部结构和特点

G1是JDK1.7的时候加入的，它严格意义来讲不属于分代模型，G1逻辑分代，物理不分，它把内存分为了一个个分区，每个分区都可以代表Eden、Survivor、Old、Humongous。

特点：

• 压缩空闲空间不会延长暂停时间

• 更易预测GC的停顿时间

• 适用并发不是特别高的引用场景

23.G1会触发那些GC

YGC、Mixed GC、FGC

24.什么是CSet(Collect Set)、Card Table、以及什么是Rset(Remember Table)

• CSet：一组可被回收分区的集合，GC过程中，存活的对象会被移到其它的分区，CSet里面的分区可能来自 Eden、Surviror、Old
• Card Table：由于YGC需要扫描整个Old区，JVM设计了Card Table，如果有对象指向Y区，那么将这个Card Table设置为Dirty，下次只需要扫描这些Dirt Card就行
• RSet：记录了其它分区到本分区的对象引用，它的价值在于，垃圾回收器不需要扫描整个堆，找到对象引用，只需要遍历RSet即可

25.G1发生FGC是使用哪个垃圾回收器来回收的，怎么优化G1的FGC

G1发生FGC的话，是采用单线程的Serial来回收的，所以尽量不要让G1发生FGC，我们可以扩大内存、增加CPU的响应速度、降低Mixed GC的触发阈值(默认45%)来对它进行优化

26.什么是Mixed GC

它类似于CMS,回收步骤也有四个分为为：

• 初始标记：找到GCRoots对象（STW）
• 并发标记：耗时最长的一个步骤
• 最终标记：找到漏标对象，扫描并找到垃圾对象（时间特别短，也是STW）
• 筛选回收：STW（并行）

27.什么是漏标，什么情况下会发生漏标，解决方案有哪些

一个存活的对象，由于没有被GC扫描到，导致被回收掉

发生漏标的两种情况

• 在remark阶段，黑色指向白色，没有对黑色对象重新扫描时，白色对象会被当成垃圾回收掉。
• 在并发标记阶段，灰色指向白色的引用失效，此时白色对象应该被回收掉。

解决方案

• 增量更新：关注引用增加，如果有黑色指向白色，将黑色改为灰色，下一次扫描它的属性（CMS使用的就是这种方式）
• STAB：关注引用删除，如果灰色指向白色引用失效，将白色引用推到GC的堆栈，确保能够被扫描到（G1使用的就是这种方式）

28.为什么G1处理漏标要使用STAB而不使用增量更新

由于G1中RSet的存在，不需要遍历整个堆区去找白色对象的引用，效率比较高

29.Arthas如何来排查系统问题

• 通过dashboard命令观察线程和堆得使用情况
• 通过Thread pid命令查看线程内部的运行情况
• 通过jvm命令查看虚拟机的详细信息