经典Java面试题的答案——JVM

大家好,我是酱油君。这是互联网技术岗的分享专题,废话少说,进入正题:

194.说一下 jvm 的主要组成部分?及其作用?

  • 类加载器(ClassLoader)
  • 运行时数据区(Runtime Data Area)
  • 执行引擎(Execution Engine)
  • 本地库接口(Native Interface)

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。

如图:

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195.说一下 jvm 运行时数据区?

  • 程序计数器
  • 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • 方法区

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?

  • 栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是实体;
  • 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;
  • 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<java_home style="box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: transparent; text-size-adjust: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; outline: 0px !important;">\lib\ext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库;</java_home>
  • 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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