面试-JVM

194. 说一下 jvm 的主要组成部分?及其作用?
195. 说一下 jvm 运行时数据区?
196. 说一下堆栈的区别?
197. 队列和栈是什么?有什么区别?
198. 什么是双亲委派模型?
199. 说一下类加载的执行过程?(5步)
200. 怎么判断对象是否可以被回收?
201. java 中都有哪些引用类型?
202. 说一下 jvm 有哪些垃圾回收算法?
203. 说一下 jvm 有哪些垃圾回收器?
204. 详细介绍一下 CMS 垃圾回收器?
205.新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些?有什么区别?
206. 简述分代垃圾回收器是怎么工作的?
207. 说一下 jvm 调优的工具?
208. 常用的 jvm 调优的参数都有哪些?

JVM

194. 说一下 jvm 的主要组成部分?及其作用?

  • 类加载器(ClassLoader)
    把 .Java 代码转换成字节码 .class
  • 运行时数据区(Runtime Data Area)
    把字节码加载到内存中
  • 执行引擎(Execution Engine)
    将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行
  • 本地库接口(Native Interface)
    中介

组件的作用: 首先通过类加载器(ClassLoader)会把 Java 代码转换成字节码,运行时数据区(Runtime Data Area)再把字节码加载到内存中,而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范,并不能直接交个底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎(Execution Engine),将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行,而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口(Native Interface)来实现整个程序的功能。

195. 说一下 jvm 运行时数据区?

  • 程序计数器
    解释:指向当前线程所执行的字节码的行号,其实就是一小块内存,记录着当前程序运行到哪了,字节码解释器的工作就是通过改变这个计数器的值来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,线程回复等都需要依赖这个计数器来完成。
  • 虚拟机栈
    Java虚拟机栈与程序计数器一样,Java的虚拟机栈也是线程私有的,虚拟机栈描述的是Java的方法执行的内存模型,每个方法在执行同时的都会创建一个栈桢用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息
  • 本地方法栈
    本地方法栈和虚拟机栈相似,区别就是虚拟机为虚拟机栈执行Java服务(字节码服务),而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务

  • 堆是JVM里最大的一块内存区域,被所有线程共享,在虚拟机启动时创建,此区域的目的就是存放对象实例和数组,几乎所有的对象实例都在这分配
  • 方法区
    方法区也是一个线程共享的区域,存储已被虚拟机加载的类信息,常量(final),静态变量(static),JIT(即时编译器)编译后的代码等数据。

运行时常量池是方法区的一部分,运行时常量池相对于类常量池的另外一个特性就是具备动态性,运行期间可能将新的常量放入池中

有的区域随着虚拟机进程的启动而存在,有的区域则依赖用户进程的启动和结束而创建和销毁。

196. 说一下堆栈的区别?

  1. 栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体;
  2. 栈内存的更新速度要快于堆内存,因为局部变量的生命周期很短;
  3. 栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放,而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。

197. 队列和栈是什么?有什么区别?

  • 队列和栈都是被用来预存储数据的。
  • 队列允许先进先出检索元素,但也有例外的情况,Deque 接口允许从两端检索元素。
  • 栈和队列很相似,但它运行对元素进行后进先出进行检索。

198. 什么是双亲委派模型?

在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器。对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在 JVM 中的唯一性,每一个类加载器,都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将 class 文件加载到 JVM 内存,然后再转化为 class 对象。

类加载器分类:

  • 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),是虚拟机自身的一部分,用来加载Java_HOME/lib/目录中的,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库;
  • 其他类加载器:
  • 扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责加载libext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库;
  • 应用程序类加载器(Application ClassLoader)。负责加载用户类路径(classpath)上的指定类库,我们可以直接使用这个类加载器。一般情况,如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

双亲委派模型:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载无法完成加载请求(它的搜索范围中没找到所需的类)时,子加载器才会尝试去加载类。

199. 说一下类加载的执行过程?

类加载分为以下 5 个步骤:

  1. 加载:根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入;
  2. 检查:检查加载的 class 文件的正确性;
  3. 准备:给类中的静态变量分配内存空间;
  4. 解析:虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示,而在直接引用直接指向内存中的地址;
  5. 初始化:对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

200. 怎么判断对象是否可以被回收?

一般有两种方法来判断:

  • 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: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。

201. java 中都有哪些引用类型?

  • 强引用
  • 软引用
  • 弱引用
  • 虚引用(幽灵引用/幻影引用)

202. 说一下 jvm 有哪些垃圾回收算法?

  • 标记-清除算法
  • 标记-整理算法
  • 复制算法
  • 分代算法

203. 说一下 jvm 有哪些垃圾回收器?

  • Serial:最早的单线程串行垃圾回收器。
  • Serial Old:Serial 垃圾回收器的老年版本,同样也是单线程的,可以作为 CMS 垃圾回收器的备选预案。
  • ParNew:是 Serial 的多线程版本。
  • Parallel 和 ParNew 收集器类似是多线程的,但 Parallel 是吞吐量优先的收集器,可以牺牲等待时间换取系统的吞吐量。
  • Parallel Old 是 Parallel 老生代版本,Parallel 使用的是复制的内存回收算法,Parallel Old 使用的是标记-整理的内存回收算法。
  • CMS:一种以获得最短停顿时间为目标的收集器,非常适用 B/S 系统。
  • G1:一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现,是 JDK 9 以后的默认 GC 选项。

204. 详细介绍一下 CMS 垃圾回收器?

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的简称,是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上,这种垃圾回收器非常适合。在启动 JVM 的参数加上“-XX:+UseConcMarkSweepGC”来指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是标记-清除的算法实现的,所以在 gc 的时候回产生大量的内存碎片,当剩余内存不能满足程序运行要求时,系统将会出现 Concurrent Mode Failure,临时 CMS 会采用 Serial Old 回收器进行垃圾清除,此时的性能将会被降低。

205.新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些?有什么区别?

  • 新生代回收器:Serial、ParNew、Parallel Scavenge
  • 老年代回收器:Serial Old、Parallel Old、CMS
  • 整堆回收器:G1

新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法,复制算法的优点是效率高,缺点是内存利用率低;老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

206. 简述分代垃圾回收器是怎么工作的?

分代回收器有两个分区:老生代和新生代,新生代默认的空间占比总空间的 1/3,老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法,新生代里有 3 个分区:Eden、To Survivor、From Survivor,它们的默认占比是 8:1:1,它的执行流程如下:

  • 把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区;
  • 清空 Eden 和 From Survivor 分区;
  • From Survivor 和 To Survivor 分区交换,From Survivor 变 To Survivor,To Survivor 变 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象,年龄就 +1,当年龄到达 15(默认配置是 15)时,升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。

老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回,一般使用标记整理的执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

207. 说一下 jvm 调优的工具?

JDK 自带了很多监控工具,都位于 JDK 的 bin 目录下,其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 这两款视图监控工具。

  • jconsole:用于对 JVM 中的内存、线程和类等进行监控;
  • jvisualvm:JDK 自带的全能分析工具,可以分析:内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc 变化等。

208. 常用的 jvm 调优的参数都有哪些?

  • -Xms2g:初始化推大小为 2g;
  • -Xmx2g:堆最大内存为 2g;
  • -XX:NewRatio=4:设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4;
  • -XX:SurvivorRatio=8:设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2;
  • –XX:+UseParNewGC:指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合;
  • -XX:+UseParallelOldGC:指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合;
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC:指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合;
  • -XX:+PrintGC:开启打印 gc 信息;
  • -XX:+PrintGCDetails:打印 gc 详细信息。

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