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【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

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