3.Java面试题—JVM基础、内存管理、垃圾回收、JVM 调优

七、JVM

一、JVM 基础

一篇文章掌握整个JVM，JVM超详细解析！！！

什么是Java虚拟机?

• Java虚拟机(JVM) 是用来 解析和运行Java程序 的一种 虚拟机。
• 编译器 将 Java ⽂件 编译成 平台无关 的 Java 字节码文件 (.class)，对应平台 JVM 将 字节码文件 翻译成 机器指令 并运⾏。

---

Java对象 创建过程?

• 加载类
• 分配内存
• 初始化默认值
• 设置对象头: 运行时数据(GC标志位等)、对象指针、数组长度。
• 执行初始化方法

---

对象有哪几种引用？

• 强引用：代码中普遍存在的 赋值引用。强引用 关联的对象，不会被 垃圾收集器 回收。
• 软引用：强引用对象 置空 (NULL)，保留 软引用。软引用 关联的对象，二次回收 时进行回收。
• 弱引用：强引用对象 置空 (NULL)，保留 软引用。弱引用 关联的对象，会被 垃圾收集器 回收。
• 虚引用：最弱的⼀种 引用关系，不会影响对象的 ⽣存时间。

---

二、内存管理

说⼀下 JVM 的内存区域 (堆 和 栈)？

• 程序计数器：保存当前线程所正在执行的 字节码指令的地址(行号)。
• 栈内存：线程私有。方法执行时，Java 虚拟机栈 会同步创建⼀个 栈帧，⽤来存储 局部变量表、操作数栈 等。
• 堆内存： 线程共享。堆内存 用于存放 对象实例 (垃圾收集器 管理的内存区域，也称 GC堆)。
• 方法区：线程共享。存储已被 虚拟机 加载的 类信息、常量、静态变量 等数据。
  

---

内存溢出 和 内存泄漏 是什么意思？

• 内存泄露：申请的 内存空间 没有被正确释放，导致 内存被占用。
• 内存溢出：就是申请的内存超过了 可用内存，内存不够了。

---

内存泄漏可能由哪些原因导致呢？

• 静态集合类：静态集合的 生命周期 和 JVM ⼀致，所以静态集合 引用的对象 不能被释放。
• 单例模式
• 连接(IO/数据)未释放

---

Java 堆的内存分区了解吗？

• Java 堆 划分为 新生代 和 老年代 两个区域。
• 新⽣代 存放 存活时间短 的对象，每次 垃圾回收 后存活的对象，将会逐步存放到 老年代。
• 新⽣代 又可以分为三个区域：eden、from、to，⽐例是 8:1:1。

---

对象什么时候会进⼊⽼年代？

三、垃圾回收

垃圾收集算法了解吗？

• 标记-清除算法
• 标记-整理算法
• 复制

---

什么是 Stop The World?

垃圾回收 时，会涉及 对象的移动。为了保证 对象引用 的正确性，必须 暂停所有线程，这样的停顿被称为 Stop The World。简称 STW。

---

Minor GC、Major GC、Full GC 都是什么意思？

• Minor GC (新生代GC)：Minor GC 非常频繁，回收速度 也比较快。
• Major GC (老年代GC)：通常执行 Major GC 会连着 Minor GC 一起执行。Major GC 的 速度 要比 Minor GC 慢的多。
• Full GC：对整个 Java 堆 和 ⽅法区 进行 垃圾回收。

---

Minor GC 什么时候触发？

新创建的对象 优先在 新生代 Eden 区 进行分配，如果 Eden 区 没有足够的空间时，就会触发 Minor GC 来清理新生代。

---

Major GC 和 Full GC 触发条件一般为：

• 晋升到老年代的对象 平均大小 > 老年代 剩余空间。
• Minor GC 后存活的对象超过了老年代剩余空间。
• 老年代 空间不足
• 执行 System.gc()

---

对象什么时候会进入老年代？

• ⻓期存活的对象将进入老年代：每次 Minor GC 后对象的年龄会增加，当年龄到达 15 (默认) 之后，对象会被移入 老年代。
• ⼤对象直接进⼊老年代

---

知道有哪些垃圾收集器吗？

• CMS收集器：老年代的收集器，采⽤ 标记-清除算法，回收停顿时间 最短。
• G1收集器：开创了 局部收集的设计思路 和 基于Region 的内存布局形式。

---

能详细说⼀下 CMS 收集器的垃圾收集过程吗？

CMS 垃圾收集分为四步：

1. 初始标记：标记 GC Roots 能 直达的对象。需要 STW。
2. 并发标记：从 GC Roots 直达对象开始遍历整个对象图，找出要 回收的对象。
3. 重新标记：标记 并发标记阶段 产生的对象。需要 STW。
4. 并发清除：清理掉 标记阶段 标记的对象。

---

G1 垃圾收集器了解吗？

G1 收集器的运⾏过程⼤致可划分为以下四个步骤：

1. 初始标记：标记 GC Roots 能 直达的对象。需要 STW。
2. 并发标记：从 GC Roots 直达对象开始遍历整个对象图，找出要 回收的对象。
3. 最终标记：标记 并发标记阶段 产生的对象。需要 STW。
4. 筛选回收：选择多个 Region 构成 回收集，把回收集中 Region 的 存活对象 复制到 空的 Region 中，再清理掉 旧 Region 的全部空间。需要 STW。

---

有了 CMS，为什么还要引入 G1？

G1 主要解决了 内存碎片过多 的问题。

• CMS 并发清除阶段 会导致 内存碎片比过多。
• CMS 并发清除阶段，用户线程依然在运行，会产生 浮动垃圾，浮动垃圾 必须到 下⼀次垃圾收集 才能处理。浮动垃圾 太多会触发 新的垃圾回收，导致 性能降低。

---

四、JVM 调优

有哪些常用的命令行 性能监控 工具？

操作系统工具：

• top：显示 系统资源 使用情况
• vmstat：监控 内存 和 CPU
• iostat：监控 IO 使⽤
• netstat：监控 网络 使⽤

---

频繁 Minor GC 怎么办？

通常情况下，如果 新生代 空间较小，Eden 区 很快会被填满，就会导致 频繁 Minor GC，因此可以通过 增大新生代空间 -Xmn 来降低 Minor GC 的频率。

---