Java面试系列-进阶知识-JVM相关


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  • 常见的面试套路
    • 什么是JVM?
    • 请问JDK与JVM有什么区别?
    • 你认识哪些JVM厂商?
    • OracleJDK与OpenJDK有什么区别?
    • 开发中使用哪个版本的JDK?生产环境呢? 为什么这么选?
    • 什么是Java字节码?
    • 字节码文件中包含哪些内容?
    • 什么是常量?
    • 你怎么理解常量池?
    • JVM的运行时数据区有哪些?
    • 什么是堆内存?
    • 堆内存包括哪些部分?
    • 什么是非堆内存?
    • 什么是内存溢出?
    • 什么是内存泄漏?
    • 内存溢出和内存泄漏两者有什么关系?
    • 常用的JVM启动参数有哪些?
    • 设置堆内存XMX应该考虑哪些因素?
    • 假设物理内存是8G,设置多大堆内存比较合适?
    • Xmx 设置的值与JVM进程所占用的内存有什么关系?
    • 怎样开启GC日志?
    • Java8默认使用的垃圾收集器是什么?
    • Java11的默认垃圾收集器是什么? J
    • 常见的垃圾收集器有哪些?
    • 什么是串行垃圾收集?
    • 什么是并行垃圾收集?
    • 什么是并发垃圾收集器?
    • 什么是增量式垃圾收集?
    • 什么是年轻代?
    • 什么是GC停顿(GC pause)?
    • GC停顿与STW停顿有什么区别?
    • 如果CPU使用率突然飙升,你会怎么排查?
    • 如果系统响应变慢,你会怎么排查?
    • 系统性能一般怎么衡量?
    • 使用过哪些JVM相关的工具?
    • 查看JVM进程号的命令是什么?
    • 怎么查看剩余内存?
    • 查看线程栈的工具是什么?
    • 用什么工具来获取堆内存转储?
    • 内存Dump时有哪些注意事项?
    • 为什么转储文件以 .hprof 结尾?
    • 内存Dump完成之后,用什么工具来分析?
    • 如果忘记了使用什么参数你一般怎么处理?
    • 开发性问题:你碰到过哪些JVM问题?


常见的面试套路

  • XXX是什么?
  • 实现原理是什么?
  • 为什么这样实现?
  • 如果让你实现你会怎么做?
  • 分析下你的实现有什么优缺点?
  • 有哪些需要改进的地方?

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什么是JVM?

  • JVM全称是 Java Virtual Machine ,中文称为 Java虚拟机
  • JVM是Java程序运行的底层平台,与Java支持库一起构成了Java程序的执行环境。
  • 分为JVM规范和JVM实现两个部分。

简单来说,JVM即Java虚拟机就是指能执行标准Java字节码的虚拟计算机。

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请问JDK与JVM有什么区别?

  • 现在的JDK、JRE和JVM一般是整套出现的。
  • JDK = JRE + 开发调试诊断工具
  • JRE = JVM + Java标准库

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你认识哪些JVM厂商?

常见的JDK厂商:

  • Oracle公司,包括 Hotspot虚拟机、GraalVM;分为OpenJDK和OracleJDK两种版本。
  • IBM 公司,J9虚拟机, 用在IBM的产品套件中
  • Azul Systems公司,高性能的Zing和开源的Zulu
  • 阿里巴巴,Dragonwell 是阿里开发的OpenJDK定制版
  • 亚马逊,Corretto OpenJDK
  • Red Hat公司的OpenJDK
  • Adopt OpenJDK

此外,还有一些开源和试验性质的JVM实现,比如Go.JVM

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OracleJDK与OpenJDK有什么区别?

各种版本的JDK一般来说都符合Java虚拟机规范。
两者的区别一般来说有:

  • 两种JDK提供的工具套件略有差别,比如jmc等有版权的工具。
  • 某些协议或配置不一样,比如美国限制出口的加密算法。
  • 细微差别的比如JRE中某些私有的API不一样。

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开发中使用哪个版本的JDK?生产环境呢? 为什么这么选?

1.就开发团队具体情况来选择:比如机器的操作系统,团队成员的掌握情况,兼顾遗留项目等等。

2.当前Java最受欢迎的长期维护版本是Java8和Java11

  • Java8是经典LTS版本,性能优秀,系统稳定,良好支持各种CPU架构和操作系统平台。
  • Java11是新的长期支持版,性能更强,支持更多新特性,而且经过几年的维护已经很稳定。

3.有的企业在开发环境使用OracleJDK,在生产环境使用OpenJDK。 也有的企业恰好相反。 也有的公司使用同样的打包版本。 开发和部署时只要进行过测试就没问题。

一般来说, 测试环境、预上线环境的JDK配置需要和生产环境一致。

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什么是Java字节码?

Java 中的字节码,是指Java 源代码编译后的中间代码格式,一般称为字节码文件。
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字节码文件中包含哪些内容?

字节码文件中,一般包含以下部分:

  • 版本号信息
  • 静态常量池(符号常量)
  • 类相关的信息
  • 字段相关的信息
  • 方法相关的信息
  • 调试相关的信息

可以说,大部分信息都是通过常量池中的符号常量来表述的。

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什么是常量?

常量是指不变的量,字母 ‘K’ 或者数字 1024 在UTF8编码中对应的二进制格式都是不变的。同样地,字符串在Java中的二进制表示也是不变的, 比如 “KK” 。

在Java中需要注意的是, final 关键字修饰的字段和变量,表示最终变量,只能赋值1次,不允许再次修改,由编译器和执行引擎共同保证。

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你怎么理解常量池?

在Java中,常量池包括两层含义:

  • 静态常量池,class文件中的一个部分,里面保存的是类相关的各种符号常量。
  • 运行时常量池, 其内容主要由静态常量池解析得到,但也可以由程序添加。

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JVM的运行时数据区有哪些?

根据 JVM规范,标准的JVM运行时数据区包括以下部分:

  • 程序计数器
  • Java虚拟机栈
  • 内存
  • 方法区
  • 运行时常量池
  • 本地方法栈

具体的JVM实现可根据实际情况进行优化或者合并,满足规范的要求即可。

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什么是堆内存?

堆内存是指由程序代码自由分配的内存,与栈内存作区分。
在Java中,堆内存主要用于分配对象的存储空间,只要拿到对象引用,所有线程都可以访问堆内存。

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堆内存包括哪些部分?

以Hotspot为例,堆内存(HEAP)主要由GC模块进行分配和管理, 可分为以下部分:

  • 新生代
  • 存活区
  • 老年代

其中,新生代和存活区一般称为年轻代。

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什么是非堆内存?

除堆内存之外,JVM的内存池还包括非堆(NON_HEAP),对应于JVM规范中的方法区,常量池等部分:

  • MetaSpace
  • CodeCache
  • Compressed Class Space

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什么是内存溢出?

内存溢出(OOM)是指可用内存不足。

程序运行需要使用的内存超出最大可用值,如果不进行处理就会影响到其他进程,所以现在操作系统的处理办法是:只要超出立即报错,比如抛出内存溢出错误 。 就像杯子装不下,满了要溢出来一样,比如一个杯子只有500ml的容量,却倒进去 600ml,于是水就溢出造成破坏。

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什么是内存泄漏?

内存泄漏(Memory Leak)是指本来无用的对象却继续占用内存,没有在恰当的时机释放占用的内存。
不使用的内存,却没有被释放,称为内存泄漏 。 也就是该释放的没释放,该回收的没回收。

比较典型的场景是: 每一个请求进来,或者每一次操作处理,都分配了内存,却有一部分不能回收(或未释放),那么随着处理的请求越来越多,内存泄漏也就越来越严重。在Java中一般是指无用的对象却因为错误的引用关系,不能被GC回收清理。

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内存溢出和内存泄漏两者有什么关系?

如果存在严重的内存泄漏问题,随着时间的推移,则必然会引起内存溢出。

内存泄漏一般是资源管理问题和程序BUG,内存溢出则是内存空间不足和内存泄漏的最终结果。

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常用的JVM启动参数有哪些?

截止目前(2020年3月),JVM可配置参数已经达到1000多个,其中GC和内存配置相关的JVM参数就有600多个。 但在绝大部分业务场景下,常用的JVM配置参数也就10来个。

例如:
Java面试系列-进阶知识-JVM相关_第1张图片

此外,还有一些常用的属性配置:
Java面试系列-进阶知识-JVM相关_第2张图片
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设置堆内存XMX应该考虑哪些因素?

需要根据系统的配置来确定,要给操作系统和JVM本身留下一定的剩余空间。
推荐配置系统或容器里可用内存的 70­~80% 最好。

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假设物理内存是8G,设置多大堆内存比较合适?

比如说系统有 8G 物理内存,系统自己可能会用掉一点,大概还有 7.5G 可以用,那么建议配置 ‐Xmx6g

  • 说明: 7.5G * 0.8 = 6G ,如果知道系统里有明确使用堆外内存的地方,还需要进一步降低这个值。

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Xmx 设置的值与JVM进程所占用的内存有什么关系?

JVM总内存=栈+堆+非堆+堆外+Native

怎样开启GC日志?

一般来说,JDK8及以下版本通过以下参数来开启GC日志:

  ‐XX:+PrintGCDetails ‐XX:+PrintGCDateStampsXloggc:gc.log 

如果是在JDK9及以上的版本,则格式略有不同:

Xlog:gc*=info:file=gc.log:time:filecount=0

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Java8默认使用的垃圾收集器是什么?

Java8版本的Hotspot JVM,默认情况下使用的是并行垃圾收集器(Parallel GC)。其他厂商提供的JDK8基本上也默认使用并行垃圾收集器。
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Java11的默认垃圾收集器是什么? J

ava9之后,官方JDK默认使用的垃圾收集器是G1。
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常见的垃圾收集器有哪些?

常见的垃圾收集器包括:
Java面试系列-进阶知识-JVM相关_第3张图片

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什么是串行垃圾收集?

就是只有单个worker线程来执行GC工作。
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什么是并行垃圾收集?

并行垃圾收集,是指使用多个GC worker 线程并行地执行垃圾收集,能充分利用多核 CPU的能力,缩短垃圾收集的暂停时间。 除了单线程的GC,其他的垃圾收集器,比如 PS,CMS, G1等新的垃圾收集器都使用了多个线程来并行执行GC工作。
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什么是并发垃圾收集器?

并发垃圾收集器,是指在应用程序在正常执行时,有一部分GC任务,由GC线程在应 用线程一起并发执行。 例如 CMS/G1的各种并发阶段。
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什么是增量式垃圾收集?

首先, G1的堆内存不再单纯划分为年轻代和老年代,而是划分为多个(通常是 2048 个)可以存放对象的小块堆区域(smaller heap regions)。 每个小块,可能一会被定义成 Eden 区,一会被指定为 Survivor 区或者 Old 区。 这样划分之后,使得 G1 不必每次都去回收整个堆空间,而是以增量的方式来进行处 理: 每次只处理一部分内存块,称为此次 GC 的回收集(collection set)。 下一次GC时在本次的基础上,再选定一定的区域来进行回收。增量式垃圾收集的好处 是大大降低了单次GC暂停的时间。
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什么是年轻代?

年轻代是分来垃圾收集算法中的一个概念,相对于老年代而言,年轻代一般包括:

  • 新生代,Eden区。
  • 存活区,执行年轻代GC时,用存活区来保存活下来的对象。 存活区也是年轻代 的一部分,但一般有2个存活区,所以可以来回倒腾。
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什么是GC停顿(GC pause)?

因为GC过程中,有一部分操作需要等所有应用线程都到达安全点,暂停之后才能执 行,这时候就叫做GC停顿,或者叫做GC暂停。
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GC停顿与STW停顿有什么区别?

这两者一般可以认为就是同一个意思。
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如果CPU使用率突然飙升,你会怎么排查?

缺乏经验的话,针对当前问题,往往需要使用不同的工具来收集信息,例如:

  • 收集不同的指标(CPU,内存,磁盘IO,网络等等)
  • 分析应用日志 分
  • 析GC日志
  • 获取线程转储并分析
  • 获取堆转储来进行分析

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如果系统响应变慢,你会怎么排查?

一般根据APM监控来排查应用系统本身的问题。 有时候也可以使用Chrome浏览器等工具来排查外部原因,比如网络问题。
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系统性能一般怎么衡量?

可量化的3个性能指标:

  • 系统容量:比如硬件配置,设计容量;
  • 吞吐量:最直观的指标是TPS;
  • 响应时间:也就是系统延迟,包括服务端延时和网络延迟。

这些指标。可以具体拓展到单机并发,总体并发,数据量,用户数,预算成本等等。

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使用过哪些JVM相关的工具?

这个问题请根据实际情况回答,比如Linux命令,或者JDK提供的工具等。

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查看JVM进程号的命令是什么?

可以使用 ps ‐ef 和 jps ‐v 等等。

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怎么查看剩余内存?

比如: free ‐m , free ‐h , top 命令等等。

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查看线程栈的工具是什么?

一般先使用 jps命令, 再使用 jstack ‐l
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用什么工具来获取堆内存转储?

一般使用 jmap 工具来获取堆内存快照。

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内存Dump时有哪些注意事项?

根据实际情况来看,获取内存快照可能会让系统暂停或阻塞一段时间,根据内存量决 定。使用jmap时,如果指定 live 参数,则会触发一次FullGC,需要注意。

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为什么转储文件以 .hprof 结尾?

JVM有一个内置的分析器叫做HPROF, 堆内存转储文件的格式,最早就是这款工具定义的。
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内存Dump完成之后,用什么工具来分析?

一般使用 Eclipse MAT工具,或者 jhat 工具来处理。
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如果忘记了使用什么参数你一般怎么处理?

上网搜索是比较笨的办法,但也是一种办法。 另外就是,各种JDK工具都支持 ‐h 选项来查看帮助信息,只要用得比较熟练,即使 忘记了也很容易根据提示进行操作。
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开发性问题:你碰到过哪些JVM问题?

比如GC问题、内存泄漏问题、或者其他疑难杂症等等。 然后可能还有一些后续的问题。例如:

  • 你遇到过的印象最深的JVM问题是什么?
  • 这个问题是怎么分析和解决的?
  • 这个过程中有哪些值得分享的经验?

此问题为开放性问题,请根据自身情况进行回答,可以把自己思考的答案发到本课程 的微信群里,我们会逐个进行分析点评

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