JVM面试题
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文章目录
-
- 简述JDK，JRE，JVM的关系
- 讲解JVM内存模型
- JVM堆内存模型
- 虚拟机栈内存溢出
- JVM常见的错误
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- java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
- java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
- java.lang.StackOverflowError
- Fatal: Stack size too small
- java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
- java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
- 在GC花费了大量时间，却仅回收了少量内存时，也会报出OutOfMemoryError
- minorGC 和 Full GC、Major GC区别
- JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor
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- 共享内存区划分
- 一些参数的配置
- 为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？
- JVM中一次完整的GC流程是怎样的
- 你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点
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- 垃圾收集器
- CMS收集器和G1收集器的区别
- JVM和JMM
- volatile关键字
- 类加载器
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- 类加载器的作用
- 你知道的JVM相关的参数
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- 堆栈配置相关
- JVM如何加载class文件的
- 双亲委派
简述JDK，JRE，JVM的关系
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JDK: Java Development Kit，Java开发工具包，是一个编写Java应用程序的开发环境。
JDK是整个Java的核心，包括了JRE（Java运行环境）与一些Java开发工具（例如：jconsole、javac、java、javadoc、native2ascii、jar等）。JDK=JRE+Java开发工具（编译器、调试器等），javac命令调用JDk中的编译器，将.java文件编译成二进制流的.class文件。 -
JVM(Java Virtual Machine)，即Java虚拟机，运行在操作系统之上，存在于内存中，与内存打交道，与硬件没有直接交互，是Java语言实现跨平台的核心。JVM主要负责运行Java编译器编译后的字节码文件（*.class文件）。JVM在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器码执行。JVM自己无法执行，必须要联合JRE中的Java基础&核心类库才能使用。
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JRE(Java Runtime Environment)，即Java运行环境，支持Java程序运行的标准环境，包括了JVM（Java虚拟机）的标准实现以及Java基础&核心类库。JRE=JVM+Java基础&核心类库。
JRE=JVM+Java基础&核心类库。
JDK=JRE+Java开发工具（编译器、调试器等）。
讲解JVM内存模型
程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器，用于记录正在执行的虚拟机字节指令地址，线程私有。
Java虚拟栈：存放基本数据类型、对象的引用、方法出口等，线程私有。
Native方法栈：和虚拟栈相似，只不过它服务于Native方法，线程私有。
Java堆：java内存最大的一块，所有对象实例、数组都存放在java堆，GC回收的地方，线程共享。
方法区：存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据等。回收目标主要是常量池的回收和类型的卸载，各线程共享
JVM堆内存模型
虚拟机栈内存溢出
- 虚拟机栈是线程私有的，主要存放基本数据类型，对应的引用地址，方法的出口信息。
- 每个方法的加载执行，都会对应该方法的入栈和出栈。
- java虚拟机根据服务器内存的大小和设定的参数，为java虚拟机栈进行分配空间。
- 线程申请的栈深度大于虚拟机允许的栈深度，就会报出StackOverFlowError的错误。一般在递归逻辑中会出现该错误。每次执行递归方法就对应栈帧压入虚拟机栈，栈帧总和大于-Xss设置的值时，就会报该错误。
- 在创建每个线程的时，虚拟机会分配栈空间给该线程使用，如果没有可用的空间分配给该线程就会报出OutOfMemoryError的错误。(线程启动过多)
- -Xss参数设置虚拟机栈大小
JVM常见的错误
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
原因：Heap内存溢出，意味着Young和Old generation的内存不够。
解决：调整java启动参数 -Xms -Xmx 来增加Heap内存。
ms表示初始堆内存大小，mx表示最大堆内存大小
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
原因：主要是反射产生大量的类不断加载，导致永久代被占满。
解决：调整-XX:PermSize= -XX:MaxPermSize= 两个参数来增大PermGen内存。一般情况下，这两个参数不要手动设置，只要设置-Xmx足够大即可，JVM会自行选择合适的PermGen大小。
java.lang.StackOverflowError
当前线程申请的栈深度大域虚拟机允许的栈深度，线程栈满了，从循环或者递归那里找问题。
原因：当前线程申请的栈深度大域虚拟机允许的栈深度
解决：优化程序设计，减少方法调用层次；调整-Xss参数增加线程栈大小。
Fatal: Stack size too small
原因：虚拟机栈太小
解决：涉及到的参数：-Xss2m -> 调大
java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
原因：栈内存不足以创建新的线程
解决：
- 通过-Xss启动参数减少单个线程栈大小
- 通过-Xms -Xmx 两参数减少Heap大小，将内存让给Stack（前提是保证Heap空间够用）
java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
原因：这个错误比较少见（试着new一个长度1亿的数组看看），同样是由于Heap空间不足。如果需要new一个如此之大的数组，程序逻辑多半是不合理的。
解决：修改程序逻辑吧。或者也可以通过-Xmx来增大堆内存。
在GC花费了大量时间，却仅回收了少量内存时，也会报出OutOfMemoryError
原因：当使用-XX:+UseParallelGC或-XX:+UseConcMarkSweepGC收集器时，在上述情况下会报错，在HotSpot GC Turning文档上有说明：
The parallel(concurrent) collector will throw an OutOfMemoryError if too much time is being spent in garbage collection: if more than 98% of the total time is spent in garbage collection and less than 2% of the heap is recovered, an OutOfMemoryError will be thrown.
解决：
一是需要进行GC turning，二是需要优化程序逻辑。
minorGC 和 Full GC、Major GC区别
新生代 GC（Minor GC）:指发生新生代的的垃圾收集动作，Minor GC 非常频繁，回收速度一般也比较快。
老年代 GC（Major GC）:指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 经常会伴随至少一次的 Minor GC（并非绝对），Major GC 的速度一般会比 Minor GC 的慢 10 倍以上。
新生代和老年代 GC （Full GC）
JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor
共享内存区划分
共享内存区 = 持久带 + 堆
持久带 = 方法区 + 其他
Java堆 = 老年代 + 新生代
新生代 = Eden + S0 + S1
一些参数的配置
默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ，可以通过参数 –XX:NewRatio 配置。
默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定)
Survivor区中的对象被复制次数为15(对应虚拟机参数 -XX:+MaxTenuringThreshold)
为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？
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如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多,所以需要分为Eden和Survivor。
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Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。
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设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生）
JVM中一次完整的GC流程是怎样的
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Java堆 = 老年代 + 新生代
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新生代 = Eden + S0 + S1
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当 Eden 区的空间满了， Java虚拟机会触发一次 Minor GC，以收集新生代的垃圾，存活下来的对象，则会转移到 Survivor区。
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大对象（需要大量连续内存空间的Java对象，如那种很长的字符串）直接进入老年态；
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如果对象在Eden出生，并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且被Survivor容纳的话，年龄设为1，每熬过一次Minor GC，年龄+1，若年龄超过一定限制（15），则被晋升到老年代。即长期存活的对象进入老年代。
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老年代满了而无法容纳更多的对象，Minor GC 之后通常就会进行Full GC，Full GC 清理整个内存堆 – 包括年轻代和年老代。
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Major GC 发生在老年代的GC，清理老年区，经常会伴随至少一次Minor GC，比Minor GC慢10倍以上。
你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点
垃圾收集器
Serial收集器： 单线程的收集器，收集垃圾时，必须stop the world，使用复制算法。
ParNew收集器： Serial收集器的多线程版本，也需要stop the world，复制算法。
Parallel Scavenge收集器： 新生代收集器，复制算法的收集器，并发的多线程收集器，目标是达到一个可控的吞吐量。如果虚拟机总共运行100分钟，其中垃圾花掉1分钟，吞吐量就是99%。
Serial Old收集器： 是Serial收集器的老年代版本，单线程收集器，使用标记整理算法。
Parallel Old收集器： 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程，标记-整理算法。
CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器： 是一种以获得最短回收停顿时间为目标的收集器，标记清除算法，运作过程：初始标记，并发标记，重新标记，并发清除，收集结束会产生大量空间碎片。
G1收集器： 标记整理算法实现，运作流程主要包括以下：初始标记，并发标记，最终标记，筛选标记。不会产生空间碎片，可以精确地控制停顿。
CMS收集器和G1收集器的区别
- CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；
- G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器使用；
- CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器；
- G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间
- CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片
- G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。
JVM和JMM
JVM: Java Virtual Machine
JMM: Java Main Memory
JMM:从抽象的角度来看，定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（Main Memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器以及其他的硬件和编译器优化。
volatile关键字
volatile其含义是 ‘易变的’
类加载器
类加载器的作用
类加载器的作用：根据文件的全限定名将JDK编译的class文件，加载到JVM中，转化为class对象。
你知道的JVM相关的参数
堆栈配置相关
java
-Xmx3550m
-Xms3550m
-Xmn2g
-Xss128k
-XX:MaxPermSize=16m
-XX:NewRatio=4
-XX:SurvivorRatio=4
-XX:MaxTenuringThreshold=0
-Xmx3550m： 最大堆大小为3550m。
-Xms3550m： 设置初始堆大小为3550m。
-Xmn2g： 设置新生代大小为2g。
-Xss128k： 每个线程的堆栈大小为128k。
-XX:MaxPermSize： 设置持久代大小为16m
-XX:NewRatio=4: 设置新生代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。
-XX:SurvivorRatio=4： 设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6
-XX:MaxTenuringThreshold=0： 设置垃圾最大年龄。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。
JVM如何加载class文件的
双亲委派
双亲委派导致的问题：在双亲委派模型中，由父加载类加载的类
这条安全异常是由Java类加载的“双亲委派模型”所导致的。在双亲委派模型中，由父加载类加载的类，下层加载器是不能加载的。本例中最高层加载器BootstrapClassLoader加载了classpath路径下所定义的java.包内的类，而java.lang包就不能由BootstrapClassLoader的下层加载器AppClassLoader加载了。这也是java安全机制中对于恶意代码所采取的防护措施。