java面试题（jvm）

目录

jvm组成

1.jvm由哪些部分组成？

2.什么是程序计数器

3.什么是堆？

4.什么虚拟机栈？

5.栈和堆的区别？

6.什么是方法区？

7.什么是直接内存？

类加载器

1.什么是类加载器？

2.有哪些类加载器？

3.双亲委派模型

4.类加载器的执行过程

垃圾回收

1.对象什么时候可以被垃圾器回收

2.有哪些垃圾回收算法

3.分代回收

4.jvm有哪些垃圾回收器

5.G1垃圾回收器

6.强引用、软引用、弱引用、虚引用

jvm实践

1.jvm调优可以在哪设置？

2.jvm调优参数

3.jvm调优工具

4.java内存泄漏排查

5.cpu飙高排查方案与思路

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jvm组成

1.jvm由哪些部分组成？

jvm主要分为下面几个部分：

        类加载器：将java代码转换成字节码

        运行时数据区：把字节码加载到内存

        执行引擎：把字节码翻译成底层系统指令

        本地库接口：执行引擎调用参与字节码的翻译

其中最主要的就是运行时数据区，它由5部分组成，分别是堆、栈、本地方法栈、方法区、程序计数器

2.什么是程序计数器

程序计数器：线程私有的，每个线程一份，内部保存的字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。

3.什么是堆？

是一个线程共享的区域，主要用来保存对象实例，数组等，内存不够则抛出异常。

由年轻代和老年代组成：

        年轻代：划分为三部分，Eden区和两个Survivor区

        老年代：主要保存生命周期长的对象

其中jdk1.7和jdk1.8的区别：

        1.7中有一个永久代，存储类信息、静态变量、常量

        1.8中移除了永久代，把数据存储到了本地内存的元空间中，防止内存溢出

4.什么虚拟机栈？

虚拟机栈：每个线程运行时所需要的内存，先进后出；每个栈由多个栈帧组成，对应着每次方法调用时所占用的内存；但是每个线程只能有一个活动栈帧，对应着正在执行的按个方法。

垃圾回收是否涉及栈内存？

不涉及；垃圾回收主要是指堆内存，当栈帧弹帧后内存就会释放。

栈内存分配的越多越好吗？

不一定。默认为1024k，栈帧过大会导致线程数变少，如：机器内存为512m，目前活动的线程数就是512个，如果改为2048k，那么能活动的栈帧就会减半。

方法内的局部变量是否线程安全？

1.安全，如果方法内局部变量没有逃离作用范围（如：在方法内创建对象，并没有返回值）

2.不安全，引用了对象，并逃离了方法的作用范围（如：外部传入对象，或有返回值）

什么情况下会导致栈内存溢出？

1.栈帧过多，如方法内自调用

2.栈帧过大

5.栈和堆的区别？

栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体；

堆会GC垃圾回收，而栈不会；

栈内存线程是私有的，堆内存线程是共有的；

异常错误不同；栈内存抛出栈空间不足异常，堆内存抛出堆空间不足异常；

6.什么是方法区？

方法区：是各个线程共享的内存区域。主要存储类的信息、运行时常量池；虚拟机启动的时候创建，关闭虚拟机时释放，如果方法区域中的内存无法满足分配要求，则会抛出空间不足异常。

运行时常量池：可以看做一张表，虚拟机指令根据这张表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息；当类被加载时，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把地址符号换成真实地址。

7.什么是直接内存？

直接内存并不属于jvm中的内存结构，不由jvm进行管理，是机器的系统内存。常见于NIO操作时，用于数据缓冲区，分配回收成本较高，但读写性能高，不受jvm内存回收管理。

类加载器

1.什么是类加载器？

jvm只会运行二进制文件，类加载器的作用就是将字节码文件加载到jvm中，从而让java程序能够启动起来。

2.有哪些类加载器？

启动类加载器：加载jre/lib下的类

扩展类加载器：加载jre/lib/ext下的类

应用类加载器：加载classPath的类，默认

自定义类加载器： 自定义继承，实现加载规则

3.双亲委派模型

加载某一个类，先委托上一级的加载器进行加载，如果上一级加载器也有上一级，则继续向上委托，如果委托到最上级没被加载，子加载器也尝试加载该类。

jvm为什么采用？

通过双亲委派机制可以避免某一个类被重复加载，当父类已经加载则无需重复鸡杂，保证唯一性。为了安全，保证类库API不会被修改。

4.类加载器的执行过程

加载：查找和导入class文件

验证：保证加载类的准确性

准备：为类变量分配内存和设置初始值

解析：把类中的符号引用转化为直接引用

初始化：对类的静态变量、静态代码执行初始化

使用：执行程序代码

卸载：执行完毕后，销毁创建的class对象

垃圾回收

1.对象什么时候可以被垃圾器回收

如果一个或多个对象没有任何的引用指向它了，那么这个对象就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能会被回收。

引用计数器：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；

可达性分析算法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

2.有哪些垃圾回收算法

1.标记清除算法：分为两个阶段，标记和清除，效率高，有磁盘碎片，内存不连续

2.标记整理算法：和清除算法一样，将存活对象都向内存另一端移动，然后清理边界以外的垃圾，无碎片。但对象需要移动，效率低

3.复制算法：将原有空间一分为二，每次使用一块，将正在使用的对象复制到另一个内存空间中，然后将内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾回收；无碎片，内存使用率低

3.分代回收

堆的区域划分：

1.堆被分为了两份：新生代和老年代（1:2）

2.对于新生代，其内部又分为了三个区域，Eden区，幸存者区（分为from和to），（8:1:1）

对象回收分代回收策略：

1.新创建的对象，都会先分配到eden区
2.当伊甸园内存不足，标记伊甸园与from(现阶段没有)的存活对象
3.将存活对象采用复制算法复制到to中，复制完毕后，伊甸园和 from 内存都得到释放4.经过一段时间后伊甸园的内存又出现不足，标记eden区域to区存活的对象，将其复制到from区5.当幸存区对象熬过几次回收(最多15次)，晋升到老年代(幸存区内存不足或大对象会提前晋升)

4.jvm有哪些垃圾回收器

串行垃圾收集器：Serial（作用在新生代）、Serial Old（作用在老年代）

并行垃圾收集器：Parallel（作用在新生代）、Parallel Old（作用在老年代）

CMS：作用在老年代

G1：作用在新生代和老年代

5.G1垃圾回收器

应用于新生代和老年代，在JDK9之后默认使用G1；

划分成多个区域，每个区域都可以充当 eden，survivor，old，humongous其中 humongous 专为大对象准备；

采用复制算法；
响应时间与吞吐量兼顾；
分成三个阶段:新生代回收(stw)、并发标记(重新标记stw)、混合收集；

如果并发失败(即回收速度赶不上创建新对象速度)，会触发FuGC；

6.强引用、软引用、弱引用、虚引用

强引用：只要所有 GC Roots 能找到，就不会被回收

如·：User u = new User();

软引用：需要配合SoftReference使用，当垃圾多次回收，内存依然不够的时候会回收软引用对象

如·：User u = new User();

        SoftReference s = new SoftReference(u);

弱引用：需要配合WeakReference使用，只要进行了垃圾回收，就会把弱引用对象回收

如·：User u = new User();

        WeakReferences = new WeakReference(u);

虚引用：必须配合引用队列使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队由 Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存

如·：User u = new User();

        SoftReference s = new SoftReference();

        WeakReferences = new WeakReference(u,s);

jvm实践

1.jvm调优可以在哪设置？

war包部署：在/bin/catalina.sh文件中修改 JAVA_OPTS=" -Xms512m -Xmx1024m";

jar包部署：在启动参数时设置：java  -Xms512m -Xmx1024m -jar xxx.jar;

2.jvm调优参数

1.设置堆空间大小：通常把堆的最大大小和初始大小设置一致， -Xms、-Xmx设置

2.设置虚拟机栈：每个线程默认开启1M的内存，通常256k就够了，-Xss设置

3.设置垃圾回收器：通过增大吞吐量提高系统性能，-XX：+UseG1GC设置

4.年轻代晋升老年代的阈值：默认15，取值范围为0-15

5.年轻代中Eden区和两个Survivor区的比例大小：通过-XXSurvivorRatio=8来设置，默认：8:1:1

3.jvm调优工具

命令工具：

        jps：进程状态信息
        jstack：査看java进程内线程的堆栈信息
        jmap：查看堆转信息
        jhat：堆转储快照分析工具。
        jstat:JVM统计监测工具

可视化工具：

        jconsole：用于对ivm的内存，线程，类 的监控

        VisualVM：能够监控线程，内存情况

4.java内存泄漏排查

内存泄露一般是指堆内存，通常是指一些大对象不被回收的情况；

步骤：

        1.通过设置jvm参数获取堆内存快照dump

        2.通过工具VisualVM去分析dump文件，VisualVM可以加载离线的dump文件

        3.通过查看堆信息的情况，可以分析定位到内存溢出的代码行数

        4.找到对应代码，通过阅读上下文，进行修复

5.cpu飙高排查方案与思路

1.使用top命令，查看cpu的占用情况，可以查看到哪一个进程占用cpu较高；

2.使用ps命令，查看进程中线程信息；（PS H -eo pid,tid,%cpu l grep 进程ID）

3.通过jstack命令，查看进程中哪些线程出现问题，最终定位问题。(jstack 进程ID)