JVM虚拟机面试题

1入门部分

1.1为什么要学习JVM？
学习JVM主要有两方面的原因：
1.从自身利益出发来讲，学习JVM主要是因为中高级程序员在面试时会提到相关问题。
2.从提升自身技术水平来讲，深入理解JVM可以帮助我们从平台的角度去提高解决问题的能力。例如
（1）有效防止内存泄漏(Memory leak)
（2）优化线程锁的使用(Thread Lock)
（3）科学进行垃圾回收(Garbage collection)
（4）提高系统吞吐率(throughtput)
（5）降低延迟(Delay)，提高性能(performance)

1.2你了解哪些JVM产品？
市场主流JVM主要有：
1.由Sun公司研发，于2010年被Oracle公司收购的HotSpot VM
2.由BEA公司研发，于2008年被Oracle公司收购的JRockit VM
3.IBM内部使用的J9 VM
4.TaobaoJVM:ALiJVM团队开发，基于OpenJDK开发了AlibabaJDK
注：HotSpot是目前应用最官方，最主要的一款JVM虚拟机

1.3JVM的构成有哪几部分？
JVM主要由四个部分组成：
1.类加载系统(ClassLoader System)，主要负责将类加载到内存中去。
2.运行时数据区(Runtime Data Area)，主要负责存储数据的信息（例如对象、方法等等）。
3.执行引擎(Execution Engine)，负责主要负责解释执行的字节码/执行CG操作等。
4.本地库交界口(Native Interface)负责融合不同的编程语言为Java所用。

2类加载部分

2.1你知道哪些类加载器？
1.BootstrapClassLoader：启动类加载器/根类加载器
2.ExtClassLoader：扩展类加载器
3.AppClassLoader：应用程序加载器/系统类加载器

2.2什么是双亲委派类加载模型？
1.概念：类加载器受到了类加载的请求后，不会自己先行加载，而是将此请求委托给父类加载器去执行；如果父类加载器也存在父类加载器，则继续向上委托，一次递归，请求最终到达顶层的启动加载器；如果父类加载器可以完成类加载任务，则成功返回。如果不能完成，子加载器才尝试自己去加载。父类加载器一层层向下分配任务，如果子类加载器能加载则加载此类。如果将加载任务分配到系统类加载器仍无法加载此类，则抛出异常。
2.意义：避免类的重复加载。
3.图解：

2.3双亲委派方式加载类有什么优势、劣势？
1.优点
（1）避免类被重复加载，确保一个类的全局唯一性
（2）保护程序的安全，防止核心API被随意的篡改
2.缺点
由于检查类是否加载的委派过程是单向的，这会导致顶层的类加载器无法访问底层的类加载器所加载的类。

2.4描述一些类加载时候的基本步骤是怎样的？
按照Java虛拟机规范，从class文件到加载到内存中的类，到类卸载出内存为止，它的整个生命周期包括如下7个阶段:

其中，验证，准备，解析3个部分统称为链接（Linking）

2.5什么情况下会触发类的加载？
以下情况会触发类的初始化：
1.遇到new，getstatic，putstatic，invokestatic这4条指令；
2.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用；
3.初始化一个类的时候，如果发现其父类没有进行过初始化，则先初始化其父类（注意！如果其父类是接口的话，则不要求初始化父类）；
4.当虚拟机启动时，用户需要指定一个要执行的主类（包含main方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类；
5.当使用jdk1.7的动态语言支持时，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getstatic，REF_putstatic,REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则先触发其类初始化；

2.6类加载时静态代码块一定会执行吗？
不一定。类加载的方式有多种，并不是每一种方式都能执行静态代码块。
在执行的时候加上以下一句JVM的运行参数，可以观看类加载过程
-XX:+TraceClassLoading。
类加载时是否会执行静态代码块取决于加载的方式。

2.7如何理解类的主动加载和被动加载？
主动/被动加载又称为主动/被动引用

类的主动引用有（一定发生类的初始化）
1.new一个对象
2.调用类的静态成员（除了final常量）和静态方法
3.使用java.lang.reflect包的方法对类进行反射调用
4.当虚拟机启动，java Hello,则一定会初始化Hell类，先启动main方法所在的类
5.当初始化一个类，如果父类没有被初始化，则会先初始化它的父类

类的被动引用（不会发生类的初始化）
1.当访问一个静态类时，只有真正声明该静态类的域才会被初始化
2.通过数组定义类的引用，不会触发该类的初始化
3.引用常量不会触发此类的初始化

2.8为什么要自己定义类加载器，如何定义？
自定义类加载器的原因如下:
隔离加载类、修改类的加载方式、扩展加载源、防止源码泄露

自定义类加载器实现步骤:
1.可以通过继承抽象类javalangClassLoader类的方式，实现自己的类加载器，以满足一些特殊的需求
2.在JDK1.2之前，在自定义类加载器时，总会去继承ClassLoader类并重写loadClass()方法，从而实现自定义的类加载类，但是在JDK1.2之后已不再建议用户去覆盖loadClass()方法，而是建议把自定义的类加载逻辑写在findClass()方法中
3.在编写自定义类加载器时，如果没有太过于复杂的需求，可以直接继承URLClassLoader类，这样就可以避免自己去编写findclass()方法及其获取字节码流的方式，使自定义类加载器编写更加简洁。

3字节码增强部分

3.1为何要学习字节码？
了解字节码可以准确且直观的理解java中更深层次的东西。因为在任何一种高级语言里面，我们解释一个程序如何运作都是跟两个方面是有关系的。第一个方面，就是本身语言的规范，这一点就是规范人的意识以及程序的意识，如同国家领导出台的文件。第二个方面&#