4.jvm面试题

[TOC]

1.jvm分区？

jvm分区.jpg

1.Java 堆（Java Heap)
Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存;

2.Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）
每个方法在执行的同时都会在Java 虚拟机栈中创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；

3.本地方法栈（Native Method Stack)
与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的； 
Native 关键字修饰的方法是看不到的，Native 方法的源码大部分都是 C和C++ 的代码

4.程序计数器（Program Counter Register）
当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成

5.方法区（Methed Area)
用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据

2.常见的内存溢出异常

1. Java堆溢出 =>java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
时间久了，对象数量达到最大堆的容量限制后,堆空间无法给新的对象分配内存空间且GC一次后仍然无法分配足够的空间时会导致堆溢出。

2. 栈溢出 => java.lang.StackOverflowError
这是由于线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，无法压入新的栈帧，这时可以检查一下代码中是否存在死循环的递归调用;

3.方法区溢出
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

3.hotSpot虚拟机对象探秘

见深入java虚拟机第二章的2.3

对象的创建

1.对象创建方式：
使用new关键字，使用Class的newInstance方法，使用Constructor类的newInstance方法，使用clone方法，使用反序列化；
2.创建过程
虚拟机遇到new指令，首先去检查这个符号引用的的类是否被加载，解析和初始化，类加载通过后分配内存空间。
若Java堆中内存是绝对规整的，使用“指针碰撞“方式分配内存；如果不是规整的，就从空闲列表中分配，叫做”空闲列表“方式；划分内存时还需要考虑一个问题-并发，也有两种方式: CAS同步处理，或者本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。
然后内存空间初始化操作，接着是做一些必要的对象设置(元信息、哈希码…)，最后执行方法

对象内存布局

大致分成三块区域：对象头 实例数据 和对齐填充

1.对象头
第一部分，Mark word，用于存储对象自身运行时的数据，
如哈希码，gc分代年龄，锁状态标志，线程持有锁，偏向线程id，偏向时间戳
另一部分类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，（用于确定对象类型）

2.实例数据

3.对齐填充
对象字节是否能被8整除，否则自动填充到能被8整除

对象访问定位

指程序需要通过JVM上栈的引用访问堆中的具体对象；

主要使用句柄池和直接指针；

Java堆中划分出一块内存来作为句柄池，引用中存储对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与对象类型数据各自的具体地址信息，具体构造如下图所示

句柄池&直接指针

引用中存储的是稳定的句柄地址，如果对象被移动(垃圾收集中移动对象非常普遍，比如标记整理算法垃圾回收机制)，只会改变句柄中的实例数据指针，而引用本身并不需要修改

直接引用存储的是对象地址，速度更快，节省了一次指定定位的时间开销，（hotspot默认使用）

[图片上传中...(访问定位-直接指针.jpg-1474b1-1615292570308-0)]

访问定位-直接指针.jpg

4.讲讲jvm gc?

java中，程序员不需要显示地去释放一个对象的内存，而在JVM中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只要在虚拟机空闲的时候或者内存不足的时候，才会触发执行，扫描那些没有任何引用的对象的，并将他们加入要回收的集合中，进行回收。

判断对象是否可以被回收？

引用计数法：有对象引用就+1，释放就-1，为0可以被回收（已经被淘汰，无法解决循环引用问题）
可达性分析法：Gc Roots开始向下搜索，走过的路径叫引用链，当一个对象到gc Roots没有任何引用链时相连时，则证明此对象可以被回收（目前广泛使用）

minor gc&Major gc

对象优先在堆的Eden区分配；
大对象直接进入老年代；
长期存活的对象将直接进入老年代；

其它问题

1.jvm永久代会发生垃圾回收？
不会，永久代满了会触发垃圾回收Full gc

2.如果对象引用被置为Null，垃圾回收是否会立即释放对象占用内存？
不会，在下一个垃圾回收周期中，这个对象时可以被回收

3.浅拷贝和深拷贝
浅拷贝就是增加了一个指针指向已存在的内存空间，就对对象的数据成功进行简单赋值
深拷贝是增加了一个指针并且申请了一个新的内存，使这个增加的指针指向这个新的内存；
浅复制：仅仅是指向被复制的内存地址，如果原地址发生改变，那么浅复制出来的对象也会相应的改变
深复制：在计算机中开辟一块新的内存地址用于存放复制的对象

5.垃圾收集器的种类

垃圾收集器是垃圾回收算法（标记清除法、标记整理法、复制算法、分代算法）

1.CMS收集器 -Concurrent Mark Sweep（老年代收集器，标记清除），具有高并发，低停顿的特点，追求最短的GC挺短

2.G1收集器  -(Garbage First)（标记整理，复制算法），应为采用标记整理算法，不会产生磁盘碎片（回收范围整个java堆）

3.分代垃圾收集器 （复制算法，标记整理算法）

4.其它
新生代回收：serial,parnew ,Parallel Scavenge
老年代：serial old,Parallel Old，CMS

新生代（1/3）老年代（2/3）
新生代采用复制算法，（eden（8) s1（1） s2（1））,每次垃圾回收，s1 s2如果有引用，就复制来复制去，年龄加1，当到达一定值(默认是15)，升级成老年代

8.类的加载过程

jar包的类并不是一次性加载，是使用到才能加载

1.加载
通过类的全限定名来获取定义此类的二进制字节流
在内存中生成该类的class对象，作为访问入口

2.验证
检查加载class文件的正确性
会出现.class文件被人篡改，字节码压根不符合规范，jvm根本无法执行这个字节码，所以在加载到内存之后，必须要验证

3.准备
给类的静态变量分配内存空间并将其初始化成默认值，该操作在方法区操作，
准备阶段不分配类中实例变量的内存，实例变量在对象实例化时随对象一起分配在java堆中

4.解析
将常量池中符号引用替换成直接引用 （符号引用只是一个表示，直接引用指向内存地址）

5.初始化
对静态变量和静态代码块执行初始化工作

6.使用

7.卸载

类加载器

启动类加载器：负责加载支持JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如：jt.jar,charsets.jar
扩展类加载器：负责加载支持JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录下的JAR类包
应用程序类加载器：负责加载ClassPath路径下的类包，主要加载你自己写的类
自定义加载器：负责加载用户自定义路径下的类包

双亲委派机制

当一个类收到了类加载请求时，不会自己先去加载这个类，而是将其委派给父类，由父类去加载，如果此时父类不能加载，反馈给子类，由子类去完成类的加载

为啥设计双亲？

• 沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改
• 避免类的重复加载：当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次，保证被加载类的唯一性

9.gc调优

尽可能让对象所在新生代里分配和回收，尽量别让太多的对象频繁进入老年代，避免频繁对老年代进行垃圾回收；

同时给系统充足的内存大小，避免新生代频繁地进行垃圾回收;

jconsole监控工具

对参数配置

-Xms：初始堆大小，JVM 启动的时候，给定堆空间大小。 
-Xmx：最大堆大小，JVM 运行过程中，如果初始堆空间不足的时候，最大可以扩展到多少。 
-Xmn：设置堆中年轻代大小。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。 
-XX:NewSize=n 设置年轻代初始化大小大小 
-XX:MaxNewSize=n 设置年轻代最大值
-XX:NewRatio=n 设置年轻代和年老代的比值。如: -XX:NewRatio=3，表示年轻代与年老代比值为 1：3，年轻代占整个年轻代+年老代和的 1/4 
-XX:SurvivorRatio=n 年轻代中 Eden 区与两个 Survivor 区的比值。注意 Survivor 区有两个。8表示两个Survivor :eden=2:8 ,即一个Survivor占年轻代的1/10，默认就为8
-Xss：设置每个线程的堆栈大小。JDK5后每个线程 Java 栈大小为 1M，以前每个线程堆栈大小为 256K。
-XX:ThreadStackSize=n 线程堆栈大小
-XX:PermSize=n 设置持久代初始值 
-XX:MaxPermSize=n 设置持久代大小
-XX:MaxTenuringThreshold=n 设置年轻带垃圾对象最大年龄。如果设置为 0 的话，则年轻代对象不经过 Survivor 区，直接进入年老代。

#下面是一些不常用的

-XX:LargePageSizeInBytes=n 设置堆内存的内存页大小
-XX:+UseFastAccessorMethods 优化原始类型的getter方法性能
-XX:+DisableExplicitGC 禁止在运行期显式地调用System.gc()，默认启用  
-XX:+AggressiveOpts 是否启用JVM开发团队最新的调优成果。例如编译优化，偏向锁，并行年老代收集等，jdk6纸之后默认启动
-XX:+UseBiasedLocking 是否启用偏向锁，JDK6默认启用  
-Xnoclassgc 是否禁用垃圾回收
-XX:+UseThreadPriorities 使用本地线程的优先级，默认启用