面试官:我就问了一个JVM,没想到他能吹半个小时


前言:

作为 Java 的从业者,在找工作的时候,一定会被问及关于 JVM 相关的知识。 JVM知识的掌握程度,在很多面试官眼里是候选人技术深度的一个重要评判标准。 在这里我们将详细的整理常见的 JVM 面试题目,并给出标准答案,提供给大家学习参考。等大家面试的时候,希望能对面试官吹个半个小时,如果真是这样,我想说:牛皮啊!

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面试官:我就问了一个JVM,没想到他能吹半个小时

目录前言:1、内存模型以及分区,需要详细到每个区放什么。2. 堆里面的分区:Eden,survival (from+ to),老年代,各自的特点。3. GC 的两种判定方法4. Minor GC 与 Full GC 分别在什么时候发生?5. 类加载的几个过程:6.JVM 内存分哪几个区,每个区的作用是什么7.如和判断一个对象是否存活?(或者 GC 对象的判定方法)8.java 中垃圾收集的方法有哪些?9.什么是类加载器,类加载器有哪些?10. 类加载器双亲委派模型机制?11.什么情况下会发生栈内存溢出?12.怎么打破双亲委派模型?13.强引用、软应用、弱引用、虚引用的区别?总结:

面试官:我就问了一个JVM,没想到他能吹半个小时

1、内存模型以及分区,需要详细到每个区放什么。

JVM 分为堆区和栈区,还有方法区,初始化的对象放在堆里面,引用放在栈里面, class 类信息常量池(static 常量和 static 变量)等放在方法区 new:

方法区:主要是存储类信息,常量池(static 常量和 static 变量),编译后的代码(字节码)等数据
堆:初始化的对象,成员变量 (那种非 static 的变量),所有的对象实例和数组都要在堆上分配
栈:栈的结构是栈帧组成的,调用一个方法就压入一帧,帧上面存储局部变量表,操作数栈,方法出口等信息,局部变量表存放的是 8大基础类型加上一个应用类型,所以还是一个指向地址的指针
本地方法栈:主要为 Native 方法服务
程序计数器:记录当前线程执行的行号

2. 堆里面的分区:Eden,survival (from+ to),老年代,各自的特点。

堆里面分为新生代和老生代(java8 取消了永久代,采用了 Metaspace),新生代包 含 Eden+Survivor 区,survivor 区里面分为 from 和 to 区,内存回收时,如果用的是复制算法,从 from 复制到 to,当经过一次或者多次 GC 之后,存活下来的对象会被移动到老年区,当 JVM 内存不够用的时候,会触发 Full GC,清理 JVM 老年区当新生区满了之后会触发 YGC,先把存活的对象放到其中一个 Survice 区,然后进行垃圾清理。因为如果仅仅清理需要删除的对象,这样会导致内存碎片,因此一般会把 Eden 进行完全的清理,然后整理内存。那么下次 GC 的时候, 就会使用下一个 Survive,这样循环使用。如果有特别大的对象,新生代放不下,就会使用老年代的担保,直接放到老年代里面。因为 JVM 认为,一般大对象的存活时间一般比较久远。

3. GC 的两种判定方法

引用计数法:指的是如果某个地方引用了这个对象就+1,如果失效了就-1,当为 0 就会回收但是 JVM没有用这种方式,因为无法判定相互循环引用(A 引用 B,B 引用 A) 的情况。
引用链法: 通过一种 GC ROOT 的对象(方法区中静态变量引用的对象等-static 变量)来判断,如果有一条链能够到达 GCROOT 就说明,不能到达 GC ROOT 就说明可以回收。

4. Minor GC 与 Full GC 分别在什么时候发生?

新生代内存不够用时候发生 MGC 也叫 YGC,JVM 内存不够的时候发生 FGC

5. 类加载的几个过程:

加载、验证、准备、解析、初始化。然后是使用和卸载了

通过全限定名来加载生成 class 对象到内存中,然后进行验证这个 class 文件,包括文件格式校验、元数据验证,字节码校验等。准备是对这个对象分配内存。解析是将符号引用转化为直接引用(指针引用),初始化就是开始执行构造器的代码

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6.JVM 内存分哪几个区,每个区的作用是什么

java 虚拟机主要分为以下几个区:

方法区:

有时候也成为永久代,在该区内很少发生垃圾回收,但是并不代表不发生 GC,在这里进行的 GC 主要是对方法区里的常量池和对类型的卸载
方法区主要用来存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。
该区域是被线程共享的。
方法区里有一个运行时常量池,用于存放静态编译产生的字面量和符号引用。该常量池具有动态性,也就是说常量并不一定是编译时确定,运行时生成的常量也会存在这个常量池中。

虚拟机栈:

虚拟机栈也就是我们平常所称的栈内存,它为 java方法服务,每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。
虚拟机栈是线程私有的,它的生命周期与线程相同。
局部变量表里存储的是基本数据类型、returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)和对象引用,这个对象引用有可能是指向对象起始地址的一个指针,也有可能是代表对象的句柄或者与对象相关联的位置。局部变量所需的内存空间在编译器间确定
操作数栈的作用主要用来存储运算结果以及运算的操作数,它不同于局部变量表通过索引来访问,而是压栈和出栈的方式
每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接.动态链接就是将常量池中的符号引用在运行期转化为直接引用。

本地方法栈:

本地方法栈和虚拟机栈类似,只不过本地方法栈为 Native 方法服务。


java 堆是所有线程所共享的一块内存,在虚拟机启动时创建,几乎所有的对象实例都在这里创建,因此该区域经常发生垃圾回收操作。

程序计数器

内存空间小,字节码解释器工作时通过改变这个计数值可以选取下一条需要执行的字节码,指令,分支、循环、跳转、异常处理和线程恢复等功能都需要依赖这个计数器完成。该内存区域是唯一一个 java 虚拟机规范没有规定任何 OOM 情况的区域。

7.如和判断一个对象是否存活?(或者 GC 对象的判定方法)

判断一个对象是否存活有两种方法:
1.引用计数法

所谓引用计数法就是给每一个对象设置一个引用计数器,每当有一个地方引用这个对象时,就将计数器加一,引用失效时,计数器就减一。当一个对象的引用计数器为零时,说明此对象没有被引用,也就是“死对象”,将会被垃圾回收.
引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题,也就是说当对象 A 引用对象 B,对象B 又引用者对象 A,那么此时 A,B 对象的引用计数器都不为零,也就造成无法完成垃圾回收,所以主流的虚拟机都没有采用这种算法。

2.可达性算法(引用链法)

该算法的思想是:从一个被称为 GC Roots的对象开始向下搜索,如果一个对象到 GCRoots 没有任何引用链相连时,则说明此对象不可用。
在 java 中可以作为 GC Roots 的对象有以下几种:

虚拟机栈中引用的对象
方法区类静态属性引用的对象
方法区常量池引用的对象
本地方法栈 JNI 引用的对象

虽然这些算法可以判定一个对象是否能被回收,但是当满足上述条件时,一个对象比不一定会被回收。当一个对象不可达 GC Root 时,这个对象并不会立马被回收,而是出于一个死缓的阶段,若要被真正的回收需要经历两次标记

如果对象在可达性分析中没有与 GC Root 的引用链,那么此时就会被第一次标记并且进行一次筛选,筛选的条件是是否有必要执行 finalize()方法。当对象没有覆盖 finalize()方法或者已被虚拟机调用过,那么就认为是没必要的。

如果该对象有必要执行 finalize()方法,那么这个对象将会放在一个称为 F-Queue 的对队列中,虚拟机会触发一个 Finalize()线程去执行,此线程是低优先级的,并且虚拟机不会承

诺一直等待它运行完,这是因为如果 finalize()执行缓慢或者发生了死锁,那么就会造成 FQueue 队列一直等待,造成了内存回收系统的崩溃。GC 对处于 F-Queue 中的对象进行第二次被标记,这时,该对象将被移除”即将回收”集合,等待回收。

8.java 中垃圾收集的方法有哪些?

标记-清除: 这是垃圾收集算法中最基础的,根据名字就可以知道,它的思想就是标记哪些要被回收的对象,然后统一回收。这种方法很简单,但是会有两个主要问题:
1.效率不高,标记和清除的效率都很低;
2.会产生大量不连续的内存碎片,导致以后程序在分配较大的对象时,由于没有充足的连续内存而提前触发一次 GC 动作。

复制算法: 为了解决效率问题,复制算法将可用内存按容量划分为相等的两部分,然后每次只使用其中的一块,当一块内存用完时,就将还存活的对象复制到第二块内存上,然后一次性清楚完第一块内存,再将第二块上的对象复制到第一块。但是这种方式,内存的代价太高,每次基本上都要浪费一般的内存。

于是将该算法进行了改进,内存区域不再是按照 1:1 去划分,而是将内存划分为8:1:1 三部分,较大那份内存交 Eden 区,其余是两块较小的内存区叫 Survior 区。

每次都会优先使用 Eden 区,若 Eden 区满,就将对象复制到第二块内存区上,然后清除 Eden 区,如果此时存活的对象太多,以至于 Survivor 不够时,会将这些对象通过分配担保机制复制到老年代中。(java 堆又分为新生代和老年代)

标记-整理:该算法主要是为了解决标记-清除,产生大量内存碎片的问题;当对象存活率较高时,也解决了复制算法的效率问题。它的不同之处就是在清除对象的时候现将可回收对象移动到一端,然后清除掉端边界以外的对象,这样就不会产生内存碎片了。

分代收集:现在的虚拟机垃圾收集大多采用这种方式,它根据对象的生存周期,将堆分为新生代和老年代。在新生代中,由于对象生存期短,每次回收都会有大量对象死去,那么这时就采用复制算法。老年代里的对象存活率较高,没有额外的空间进行分配担保,所以可以使用标记-整理或者 标记-清除。

9.什么是类加载器,类加载器有哪些?

实现通过类的权限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。

主要有一下四种类加载器:

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载 java 核心类库,无法被 java 程序直接引用。
扩展类加载器(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
系统类加载器(system class loader):它根据 Java 应用的类路径(CLASSPATH) 来加载 Java类。一般来说,Java应用的类都是由它来完成加载的。可以通过ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
用户自定义类加载器,通过继承 java.lang.ClassLoader 类的方式实现。

10. 类加载器双亲委派模型机制?

当一个类收到了类加载请求时,不会自己先去加载这个类,而是将其委派给父类,由父类去加载,如果此时父类不能加载,反馈给子类,由子类去完成类的加载。

11.什么情况下会发生栈内存溢出?

1、栈是线程私有的,栈的生命周期和线程一样,每个方法在执行的时候就会创建一个栈帧,它包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息,局部变量表又包括基本数据类型和对象的引用;
2、当线程请求的栈深度超过了虚拟机允许的最大深度时,会抛出StackOverFlowError异常,方法递归调用肯可能会出现该问题;
3、调整参数-xss去调整jvm栈的大小

12.怎么打破双亲委派模型?

自定义类加载器,继承ClassLoader类,重写loadClass方法和findClass方法;

13.强引用、软应用、弱引用、虚引用的区别?

强引用:强引用是我们使用最广泛的引用,如果一个对象具有强引用,那么垃圾回收期绝对不会回收它,当内存空间不足时,垃圾回收器宁愿抛出OutOfMemoryError,也不会回收具有强引用的对象;我们可以通过显示的将强引用对象置为null,让gc认为该对象不存在引用,从而来回收它;

软引用:软应用是用来描述一些有用但不是必须的对象,在java中用SoftReference来表示,当一个对象只有软应用时,只有当内存不足时,才会回收它;
软引用可以和引用队列联合使用,如果软引用所引用的对象被垃圾回收器所回收了,虚拟机会把这个软引用加入到与之对应的引用队列中;

弱引用:弱引用是用来描述一些可有可无的对象,在java中用WeakReference来表示,在垃圾回收时,一旦发现一个对象只具有软引用的时候,无论当前内存空间是否充足,都会回收掉该对象;
弱引用可以和引用队列联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收了,虚拟机会将该对象的引用加入到与之关联的引用队列中;

虚引用:虚引用就是一种可有可无的引用,无法用来表示对象的生命周期,任何时候都可能被回收,虚引用主要使用来跟踪对象被垃圾回收的活动,虚引用和软引用与弱引用的区别在于:虚引用必须和引用队列联合使用;在进行垃圾回收的时候,如果发现一个对象只有虚引用,那么就会将这个对象的引用加入到与之关联的引用队列中,程序可以通过发现一个引用队列中是否已经加入了虚引用,来了解被引用的对象是否需要被进行垃圾回收;

总结:

JVM在一些互联网大厂是面试必问的一个技术点,所以在面试时一定要注重重点,想一些高并发高可用的技术。面试时要掌握节奏,说一些让面试官眼前一亮的技术,有些基础的东西能少说就少说,毕竟面试官面了这么多早就听够了,越是稀少的越是能激发面试官的兴趣,然后掌握在自己的节奏中。

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