JVM面试题学习

内容部分来源沉默王二、小林coding、代码随想录

一、面试题

1、说说JVM

JVM是Java虚拟机，是Java程序实现跨平台的基石。JVM会将字节码文件翻译为机器语言从而让本地能够运行Java程序。

JVM有很多不错的特性，比如它可以进行垃圾回收自动管理内存，并且它有一个即时编译器，将热点代码缓存到CodeCache中提高执行效率。

2、Jvm的组织架构

 首先是类加载器，负责读入二进制文件，并将数据读入到内存中。、

然后是运行时数据区，按照虚拟机规范来划分区域便于管理。有方法区、堆、虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器。

最后是执行引擎负责执行字节码，垃圾回收等，以及JNI与本地库进行交互

3、说一下Jvm的内存区域

 内存区域分为方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

其中方法区和堆是线程共享的，而虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器是线程私有的

程序计数器放的是Jvm的指令地址

虚拟机栈存储线程执行方法的栈帧，

当一个 Java 程序调用一个 native 方法时，JVM 会切换到本地方法栈来执行这个方法

堆是JVM内存中最大的一块区域，主要存储对象，堆也是垃圾收集器的主要管理目标

方法区用于存储已被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量等。在 HotSpot 虚拟机中，方法区的实现称为永久代 但在 Java 8 及之后的版本中，已经被元空间所替代。

4、 堆和栈的主要区别

堆属于线程共享的内存区域，几乎所有 new 出来的对象都会堆上分配，生命周期不由单个方法调用所决定，直到不再被任何变量引用被垃圾收集器回收。堆的空间一般较大

栈属于线程私有的内存区域，主要存储局部变量、方法参数、对象引用等，通常随着方法调用的结束而自动释放。栈的空间一般较小，而且存取速度也比堆快

默认情况下，Java 对象是在堆中分配的，但 JVM 会判断对象的生命周期是否只在方法内部，如果是的话，这个对象可以在栈上分配。

5、 为什么使用元空间替代永久代

永久代会导致 Java 应用程序更容易出现内存溢出的问题，因为它要受到 JVM 内存大小的限制。而元空间放到了内存里，只要内存够就可以用

6、对象创建和销毁的过程说一说

 new一个对象时，会触发类加载机制，类未被加载就会执行。然后再分配内存初始化，然后设置对象头，最后再执行构造方法。

这里堆中分配主要是指针碰撞和空闲链表。

指针碰撞就是指针指向未分配的空间，需要存放我就移动指针来放

空闲链表是JVM维护一个链表记录未占用的内存块，寻找合适的块来放对象

销毁就是当对象不再被任何引用指向时就会变成垃圾，垃圾收集器通过可达性分析判断是否存活并进行回收。

7、内存分配会出现竞争吗？（TLAB是什么，说一下）

 jvm采用TLABl来解决多线程竞争堆内存的分配问题

TLAB就是线程本地分配缓冲区，线程分配对象时直接在TLAB分配

8、说一下对象的内存布局

 对象在内存中包括三部分：对象头、实例数据和对齐填充。

对象头是对象存储在内存中的元信息，包含了Mark Word、类型指针等信息。

实例数据是对象实际的字段值，也就是成员变量的值，不过JVM可能会对它进行对齐重排

对齐填充就是要保证8字节对齐，这里对齐主要是为了提高效率，防止CPU跨缓存行访问降低了速度

（new Object()的内存大小在64位操作系统上占16个字节，8字节MarkWord,4字节指针（默认被压缩），4字节填充）

9、说一下对象有哪几种引用？

 强引用：使用new关键字赋值的引用就是强引用，只要强引用关联对象，那么对象就不会被回收。

软引用：软引用通过softrefenrence实现，对象在内存不足时会被回收

弱引用：比如ThreadLocal里的entry,弱引用在下一次垃圾回收时会被回收，无论内存是否充足。

虚引用：主要用来跟踪对象被垃圾回收的过程，在任何时候都可能被回收

10、堆的内存分区了解吗？

 Java堆分为新生代和老年代，新生代又分为eden和survivor，survivor分为from和to

新创建的对象会被分配到 Eden 空间。当 Eden 区填满时，会触发一次 Minor GC，清除不再使用的对象。存活下来的对象会从 Eden 区移动到 Survivor 区。

对象在新生代中经历多次 GC 后，如果仍然存活，会被移动到老年代。当老年代内存不足时，会触发 Major GC，对整个堆进行垃圾回收。

11、说一下新生代 的划分和原理？

新生代的垃圾收集主要采用标记-复制算法，因为新生代的存活对象比较少，每次复制少量的存活对象效率比较高。

发生垃圾收集时，将 Eden 和 Survivor 中仍然存活的对象一次性复制到另外一块 Survivor 空间上，然后直接清理掉 Eden 和已用过的那块 Survivor 空间。内存比为8：1：1

12、对象什么时候进入老年代？

1、 JVM 会为对象维护一个“年龄”计数器，记录对象在新生代中经历 Minor GC 的次数。每次 GC 未被回收的对象其年龄会加 1。

当超过一个特定阈值，默认值是 15，就会被认为老对象了，然后放入老年代

2、还有就是大对象，如大数组长字符串等，在G1 垃圾收集器中 当对象大小超过一个 Region 容量的 50% 时，会被认为是大对象直接放入老年代中

3、还有就是动态年龄判定，如果某年龄的对象总大小超过 Survivor 区的一半，就允许这些对象直接晋升老年代，避免频繁复制浪费时间

13、什么是STW？

STW是stop the world , JVM 进行垃圾回收的过程中   为了保证对象引用在移动过程中不被修改，必须暂停所有的用户线程

JVM 会使用一个名为安全点的机制来确保线程能够被安全地暂停

14、说说OOM

 OOM是内存溢出，指当程序请求分配内存时，由于没有足够的内存空间。

除此之外还有一个概念是内存泄漏，内存泄漏是指程序在使用完内存后，未能及时释放，导致占用的内存无法再被使用。随着时间的推移，内存泄漏会导致可用内存逐渐减少，最终导致内存溢出。

内存泄漏通常由连接资源未释放、静态集合未回收导致的

内存溢出通常由于大对象的集合，或递归调用导致的

（排查可以使用jdk自带的jstack 等命令行工具进行了排查,）

解决普通回答：使用ThreadLocal时，key为null的Entry无法被回收，会造成内存泄漏甚至导致内存溢出，可以采用remove方法或set(null)来处理

15、 讲讲JVM的垃圾回收机制

jvm会先用可达性分析算法来判断哪些对象可以回收，然后垃圾收集器，采用适当的垃圾回收算法来回收对象。

16、如何判断对象仍然存活？

 jvm使用可达性分析算法来判断，通过一组GCroots根对象进行递归扫描，而在垃圾回收前，jvm会暂停所有线程（STW）。

GCroots包括虚拟机栈和本地方法栈中的引用，类静态变量、运行常量池的常量

17、finalize方法了解不

如果对象在进行可达性分析后发现没有与 GC Roots 相连接的引用链，那它将会被第一次标记并执行 finalize()方法。如果对象在 finalize() 中成功与引用链上的任何一个对象建立关联，那么就不会回收

18、垃圾收集算法说一说

 1、标记清除算法：标记要回收的对象来清楚它们，但易产生内存碎片

2、标记复制算法：将内存空间划为两块，当一块用完了就将活着的对象复制到另一块上面，但这样浪费了一半的空间

3、标记整理算法：将存活的对象向内存的一端移动，再清理边界以外的内存，缺点是移动的成本高

4、目前主流的垃圾收集算法就是分代收集算法，将堆分为新生代和老年代，新生代用标记复制算法，老年代用标记整理算法。，这样根据生命周期优化垃圾回收

19、Minor GC、Major GC、Mixed GC、Full GC 都是什么意思？

 minorGC是指发生在年轻代的垃圾收集，G1支持

majorGc是老年代的垃圾回收，是CMS特有的

MixedGC 同时清理老年代、年轻代，是G1特有的

Full GC 是最彻底的垃圾收集，涉及整个 Java 堆和方法区。它是最耗时的 GC，通常在 JVM 压力很大时发生（分代收集清理过程）

20、 知道哪些垃圾收集器？

JVM 的垃圾收集器主要分为两大类：分代收集器和分区收集器，分代收集器的代表是 CMS，分区收集器的代表是 G1 和 ZGC。

1、CMS 是一种低延迟的垃圾收集器，采用标记-清除算法，分为初始标记、并发标记、重新标记和并发清除四个阶段，优点是垃圾回收线程和应用线程同时运行，停顿时间短.但容易产生内存碎片，可能触发 Full GC。

2、G1 是一种面向大内存、高吞吐场景的垃圾收集器，它将堆划分为多个小的 Region，通过标记-整理算法，避免了内存碎片问题。但调优较复杂

3、ZGC是 JDK 11 时引入的一款低延迟的垃圾收集器，最大特点是将垃圾收集的停顿时间控制在 10ms 以内，它通过并发标记和重定位来避免大部分 Stop-The-World 停顿，主要依赖指针染色来管理对象状态

此外还有serial\serial old\parnew\parallel \parallelold 。

21、说一下CMS的垃圾回收过程

 CMS 使用标记-清除算法进行垃圾收集，分 4 大步：

• 初始标记：标记所有从 GC Roots 直接可达的对象，这个阶段需要 STW，但速度很快。
• 并发标记：从初始标记的对象出发，遍历所有对象，标记所有可达的对象。这个阶段是并发进行的。
• 重新标记：完成剩余的标记工作，包括处理并发阶段遗留下来的少量变动，这个阶段通常需要短暂的 STW 停顿。
• 并发清除：清除未被标记的对象，回收它们占用的内存空间

22、说一下G1垃圾收集器的原理

 

23、CMS和G1有什么区别

 

24、说一下类加载过程

 类装载过程包括三个阶段：载入、链接和初始化。

①、载入：将类的二进制字节码加载到内存中。

②、链接可以细分为三个小的阶段：

• 验证：检查类文件格式是否符合 JVM 规范
• 准备：为类的静态变量分配内存并设置默认值。
• 解析：将符号引用替换为直接引用。

③、初始化：执行静态代码块和静态变量初始化。

25、什么是双亲委派机制？

 该机制的核心思想是：如果一个类加载器收到了类加载请求，默认先将该请求委托给其父类加载器处理。只有当父级加载器无法加载该类时，才会尝试自行加载。

启动类加载器，负责加载 JVM 的核心类库

扩展类加载器，负责加载JAVA_HOME/jre/lib/ext目录下，或者由系统属性java.ext.dirs指定位置的类库，由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader 实现。

应用程序类加载器，负责加载 classpath 的类库

我们编写的任何类都是由应用程序类加载器加载的，除非显式使用自定义类加载器。

用户自定义类加载器，通常用于加载网络上的类、执行热部署

这些类从上到下依次为父子关系。

这样可以避免类的重复加载，保证核心类库的安全性

重写 ClassLoader 的 loadClass() 方法可以破坏该机制