JVM 技术详解:JVM 相关的常见面试问题汇总

面试和笔试的要点其实差不多,基础知识和实战经验都是最重要的关注点(当然,面试时的态度和眼缘也很重要)。

实际面试时,因为时间有限,不可能所有问题都问一遍,一般是根据简历上涉及的内容,抽一部分话题来聊一聊。看看面试者的经验、态度,以及面对一层层深入问题时的处理思路。借此了解面试者的技术水平,对深度、广度,以及思考和解决问题的能力。

常见的面试套路是什么呢?

  • 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?

下面总结一些比较常见的面试题,供大家参考。针对这些问题,大家可以给自己打一个分。

  • 0 分:不清楚相关知识。
  • 30 分:有一点印象,知道一些名词。
  • 60 分:知道一些概念以及含义,了解功能和常见用途。
  • 80 分:能在参考答案的基础上进行补充。
  • 100 分:发现参考答案的问题。

下面我们来看看 JVM 相关面试问题。

1. 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,Java 虚拟机就是指能执行标准 Java 字节码的虚拟计算机。

1.1 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

1.2 你认识哪些 JVM 厂商?

常见的 JDK 厂商包括:

  • 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

1.3 OracleJDK 与 OpenJDK 有什么区别?

各种版本的 JDK 一般来说都会符合 Java 虚拟机规范。 两者的区别一般来说包括:

  • 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。
  • 其他细微差别,比如 JRE 中某些私有的 API 不一样。

1.4 开发中使用哪个版本的 JDK?生产环境呢?为什么这么选?

有一说一,选择哪个版本需要考虑研发团队的具体情况: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。

当前 Java 最受欢迎的长期维护版本是 Java 8 和 Java 11。

  • Java 8 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。
  • Java 11 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。

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,在开发环境使用 OpenJDK,在生产环境使用 OracleJDK。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。

2. 什么是 Java 字节码?

Java 中的字节码,是值 Java 源代码编译后的中间代码格式,一般称为字节码文件。

2.1 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。

2.2 什么是常量?

常量是指不变的量,字母 'K' 或者数字 1024 在 UTF-8 编码中对应到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。

2.3 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。

3. 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
  • 堆内存
  • 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。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 什么是非堆内存?

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