【Java八股】JVM

JVM

1. jvm内存区域分为哪些部分

线程私有的：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈

程序计数器：指示当前线程执行到的字节码文件的行号，是线程切换后保证线程能恢复到正确的执行位置的关键

虚拟机栈：用于存储方法调用的数据，由一个个栈帧组成，每个栈帧表示一个方法调用，包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址。其中局部变量表用于存储基本数据类型的局部变量和对象的引用，操作数栈用于存储中间计算结果，动态链接用于存储方法的符号引用，用于将符号引用转换为调用方法的直接引用。

线程共享的：堆、方法区、直接内存

堆：最大的一块内存区域，唯一目的就是存储对象实例，几乎所以对象实例都在这里分配内存（除了JIT逃逸分析后在栈上分配内存的）。另外堆中还包括字符串常量池。

方法区：JDK1.8以前，方法区是用堆中的永久代实现的，也就是在堆中分配内存，JDK1.8以后方法区是用元空间实现的，也就是在本地内存中。方法区中包括类信息、静态变量、运行时常量池。

直接内存：

2. 堆内存分为哪三个部分，对象是如何在堆中晋升的

新生代内存（Eden区、S0区、S1区）

老生代

永久代（用于实现方法区）

对象首先在Eden区分配内存，年龄为0；

一次垃圾回收后，如果对象还存活，就让它的年龄+1，并将它放在S0或S1；

此后每次垃圾回收后，如果对象还存活，就让它的年龄+1；

如果它的年龄达到15岁，就晋升到老年代。

另外大对象会直接进入老年代，大对象就是需要大量连续内存空间的对象，例如字符串，数组。

3. 运行时常量池是什么

运行时常量池用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用

4. Java类加载的过程

1）加载

由类加载器完成，使用哪个类加载器取决于双亲委派模型。这一步骤主要完成了三件事：

根据类名找到二进制字节流；

将二进制字节流的静态存储结构转为方法区中的动态存储结构；

在内存中生成一个代表该类的class对象；

2）验证

确保二进制字节流的信息符合JVM规范

3）准备

为类变量分配内存并设置初始值；

4）解析

将符号引用替换为直接引用。（符号引用相当于仅有名称，不指向具体内存地址，符号引用存储在运行时常量池中，转换为直接引用，即内存实际地址后，才能进行具体访问操作）

5）初始化

执行类的初始化方法，即cinit方法

5. Java对象的创建过程

1）类加载检查

先检查该对象对应的类有没有被加载过，如果没有，先进行类加载过程；

2）分配内存

为对象分配足够的内存，所需内存大小在类加载完成后就可以确定。

分配方式有两种：

第一，指针碰撞

适用于堆内存规整的情况（即没有内存碎片）。用过的内存全部整合到一边，没有用过的内存放在另一边，中间有一个分界指针，只需要向着没用过的内存方向将该指针移动对象内存大小位置即可。

第二，空闲列表

虚拟机会维护一个列表，该列表中会记录哪些内存块是可用的，在分配的时候，找一块儿足够大的内存块儿来划分给对象实例，最后更新列表记录。（这种方式容易造成内存碎片）

3）初始化零值

将分配的内存区域都初始化为零

4）设置对象头

设置对象头信息，包括它属于哪个类、年龄是多少、哈希码是多少等信息。从这里可以看出来，对象的内存分为对象头、实例数据和对齐填充三部分。

5）执行init方法

6. 类加载器是什么，双亲委派模型是什么

类加载器是负责完成类加载的第一步：加载的。每个类都有一个classloader。

直白地说，类加载器就是负责将二进制字节码文件.class文件加载到JVM中，并生成一个class对象。

类加载时不会一次性加载所有的类，而是在用到该类的时候再动态地加载。

类加载器有三种：启动类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器。

启动类加载器是最顶层的加载类，用于加载JDK核心类库。

扩展类加载器用于加载jar包。

应用程序类加载器用于加载用户编写的类。

那么一个类到底由哪个类加载器去加载呢？这是由双亲委派模型指定的。

每个类加载器都有自己对应的父类加载器。

在classloader的loadClass方法中，双亲委派模型的执行流程如下：

1）首先检查该类是否被加载过，如果加载过，直接返回；

2）调用父类加载器的loadClass方法来加载类，这样根据类加载器的父子关系，所有请求最终会传递到顶层的启动类加载器；

3）当父类加载器反馈自己无法加载这个类时（即它没有搜索到这个类），子加载器就尝试自己加载；

4）如果子类加载器也无法加载这个类，就抛出异常；

为什么要使用双亲委派模型？

使用双亲委派模型是为了避免类的重复加载。如果不去调用父加载器的loadClass方法，而是每个类自己加载自己的话，那么如果两个类名字相同，就会出现类名相同但实际上不一样的两个类。

7. 死亡对象的判断方法

引用计数法

• 每当有一个地方引用它，计数器就加 1；
• 当引用失效，计数器就减 1；
• 任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的。

这个方法实现简单，效率高，但是目前主流的虚拟机中并没有选择这个算法来管理内存，其最主要的原因是它很难解决对象之间循环引用的问题。

可达性分析法：

用一系列GC Root作为起点，构建对象的引用链。当进行可达性分析时，从GC Root开始向下搜索，走过的对象即有引用的对象。

而如果从GC Root无法到达对象，就认为此对象是不可用的，需要被回收。

8. 对象的引用类型有哪些

强引用：绝不会被垃圾回收，当JVM内存不足时，即使抛出OOM也不会回收

软引用：可有可无，JVM内存不足时可能会被回收，JVM内存足够就不会被回收

弱引用：只有弱引用的对象，被JVM发现了就会被回收，不管内存是否足够

虚引用：形同虚设，跟没有引用一样，随时可能被回收

9. 如何判断一个常量是废弃常量

假如在字符串常量池中存在字符串 “abc”，如果当前没有任何 String 对象引用该字符串常量的话，就说明常量 “abc” 就是废弃常量，如果这时发生内存回收的话而且有必要的话，“abc” 就会被系统清理出常量池了。

10. 如何判断一个类是无用的类，从而发生类卸载？

类卸载即类的class对象被垃圾回收。

类卸载的条件是：

1）该类的所有实例对象都已经被回收；

2）该类没有在其他任何地方被引用；

3）该类的加载器已经被回收；

11. JVM垃圾回收算法有哪些

1）标记清除算法

标记出所有不需要回收的对象，然后统一回收掉所有没有被标记的。

缺点：效率不高；会产生内存碎片；

2）复制算法

每次仅使用内存区域的一半，这一半使用完后将还存活的对象复制到另一半去，然后将这一半的全部空间清理掉。

缺点：可用内存空间变成了原来的一半，如果对象很大，复制会耗费大量时间。

3）标记整理算法

将存活的对象向一端移动，然后直接清理掉边界以外的全部内存。

缺点：因为要整理，效率也不高，适合老年代这种垃圾回收频率不是很高的场景。

4）分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采用分代收集算法，即根据新生代、老年代等分代，选择不同的垃圾收集算法。对于新生代，GC频率比较高、对象占用内存也不是很多的情况，可以选择复制算法。对于老年代，存活几率比较高，可以选择标记清除或者标记整理算法。

实际上JVM之所以对对象进行分代，也是为了垃圾回收时能够根据不同代对象的特点选择合适的算法。

12. 垃圾回收器有哪些

1）Serial串行收集器

历史最悠久的，单线程的，新生代标记复制算法，老生代标记整理算法

2）Serial Old

Serial收集器的老年代版本

3）并行收集器ParNew

其实就是Serial的多线程版本，仍然是新生代标记复制算法，老生代标记整理算法

4）Parallel Scavenge

JDK1.8采用的收集器。同样新生代标记复制算法，老生代标记整理算法，且为多线程。但提供了很多参数帮助用户实现最大吞吐量。

5）Parallel Old

Parallel Scavenge的老年代版本

6）CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它非常符合在注重用户体验的应用上使用。

7）G1收集器

G1 (Garbage-First) 是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足 GC 停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征。

12. JVM常用的参数有哪些

指定堆内存大小：-Xms用于指定最小堆内存大小，-Xmx用于指定最大堆内存大小

指定新生代内存：-XX:NewSize最小新生代内存， -XX:MaxNewSize最大新生代内存，-Xmn直接指定新生代内存大小，另外还可以通过-XX:NewRation指定新生代老生代内存比例

指定元空间大小：-XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize

选择垃圾回收器：-XX:+UseSerialGC选择串行收集器、-XX:+UseParallelGC选择并行收集器、-XX:+UseConcMarkSweepGC选择CMS收集器、-XX:+UseG1GC选择G1收集器

还有一些打印日志的参数：

-XX:+PrintGCDetails 打印GC信息

-XX:+PrintGCDateStamps 打印GC信息

-XX:+PrintTenuringDistribution # 打印对象分布

-XX:+PrintHeapAtGC # 打印堆数据