1 JVM組成

1.1 JVM由那些部分組成，運(yùn)行流程是什么？

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

JVM是什么

Java Virtual Machine Java程序的運(yùn)行環(huán)境（java二進(jìn)制字節(jié)碼的運(yùn)行環(huán)境）

好處：

• 一次編寫(xiě)，到處運(yùn)行
• 自動(dòng)內(nèi)存管理，垃圾回收機(jī)制

JVM由哪些部分組成，運(yùn)行流程是什么？

從圖中可以看出 JVM 的主要組成部分

• ClassLoader（類(lèi)加載器）
• Runtime Data Area（運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，內(nèi)存分區(qū)）
• Execution Engine（執(zhí)行引擎）
• Native Method Library（本地庫(kù)接口）

運(yùn)行流程：

（1）類(lèi)加載器（ClassLoader）把Java代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼

（2）運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中，而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行，而是有執(zhí)行引擎運(yùn)行

（3）執(zhí)行引擎（Execution Engine）將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令，再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行，此時(shí)需要調(diào)用其他語(yǔ)言的本地庫(kù)接口（Native Method Library）來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的功能。

1.2 什么是程序計(jì)數(shù)器？

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

程序計(jì)數(shù)器：線(xiàn)程私有的（每一個(gè)線(xiàn)程內(nèi)部都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器），內(nèi)部保存的字節(jié)碼的行號(hào)。用于記錄正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址。

javap -verbose xx.class 打印堆棧大小，局部變量的數(shù)量和方法的參數(shù)。

java虛擬機(jī)對(duì)于多線(xiàn)程是通過(guò)線(xiàn)程輪流切換并且分配線(xiàn)程執(zhí)行時(shí)間。在任何的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，一個(gè)處理器只會(huì)處理執(zhí)行一個(gè)線(xiàn)程，如果當(dāng)前被執(zhí)行的這個(gè)線(xiàn)程它所分配的執(zhí)行時(shí)間用完了【掛起】。處理器會(huì)切換到另外的一個(gè)線(xiàn)程上來(lái)進(jìn)行執(zhí)行。并且這個(gè)線(xiàn)程的執(zhí)行時(shí)間用完了，接著處理器就會(huì)又來(lái)執(zhí)行被掛起的這個(gè)線(xiàn)程。

那么現(xiàn)在有一個(gè)問(wèn)題就是，當(dāng)前處理器如何能夠知道，對(duì)于這個(gè)被掛起的線(xiàn)程，它上一次執(zhí)行到了哪里？那么這時(shí)就需要從程序計(jì)數(shù)器中來(lái)回去到當(dāng)前的這個(gè)線(xiàn)程他上一次執(zhí)行的行號(hào)，然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。

程序計(jì)數(shù)器是JVM規(guī)范中唯一一個(gè)沒(méi)有規(guī)定出現(xiàn)OOM的區(qū)域，所以這個(gè)空間也不會(huì)進(jìn)行GC。

1.3 你能給我詳細(xì)的介紹Java堆嗎?

Java堆事線(xiàn)程共享的區(qū)域，主要用來(lái)保存實(shí)例、數(shù)組等， 當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存空間可分配給實(shí)例，也無(wú)法擴(kuò)展的時(shí)候，會(huì)拋出OOM異常。

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

線(xiàn)程共享的區(qū)域：主要用來(lái)保存對(duì)象實(shí)例，數(shù)組等，當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存空間可分配給實(shí)例，也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)，則拋出OutOfMemoryError異常。

• 年輕代被劃分為三部分，Eden區(qū)和兩個(gè)大小嚴(yán)格相同的Survivor區(qū)，根據(jù)JVM的策略，在經(jīng)過(guò)幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對(duì)象將被移動(dòng)到老年代區(qū)間。
• 老年代主要保存生命周期長(zhǎng)的對(duì)象，一般是一些老的對(duì)象
• 元空間保存的類(lèi)信息、靜態(tài)變量、常量、編譯后的代碼

為了避免方法區(qū)出現(xiàn)OOM，所以在java8中將堆上的方法區(qū)【永久代】給移動(dòng)到了本地內(nèi)存上，重新開(kāi)辟了一塊空間，叫做元空間。那么現(xiàn)在就可以避免掉OOM的出現(xiàn)了。

元空間(MetaSpace)介紹

在 HotSpot JVM 中，永久代（ ≈ 方法區(qū)）中用于存放類(lèi)和方法的元數(shù)據(jù)以及常量池，比如Class 和 Method。每當(dāng)一個(gè)類(lèi)初次被加載的時(shí)候，它的元數(shù)據(jù)都會(huì)放到永久代中。

永久代是有大小限制的，因此如果加載的類(lèi)太多，很有可能導(dǎo)致永久代內(nèi)存溢出，即OutOfMemoryError，為此不得不對(duì)虛擬機(jī)做調(diào)優(yōu)。

那么，Java 8 中 PermGen 為什么被移出 HotSpot JVM 了？

官網(wǎng)給出了解釋?zhuān)篽ttp://openjdk.java.net/jeps/122

This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力，因?yàn)镴Rockit沒(méi)有永久代，不需要配置永久代。

1）由于 PermGen 內(nèi)存經(jīng)常會(huì)溢出，引發(fā)OutOfMemoryError，因此 JVM 的開(kāi)發(fā)者希望這一塊內(nèi)存可以更靈活地被管理，不要再經(jīng)常出現(xiàn)這樣的 OOM。

2）移除 PermGen 可以促進(jìn) HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合，因?yàn)?JRockit 沒(méi)有永久代。

準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，Perm 區(qū)中的字符串常量池被移到了堆內(nèi)存中是在 Java7 之后，Java 8 時(shí)，PermGen 被元空間代替，其他內(nèi)容比如**類(lèi)元信息、字段、靜態(tài)屬性、方法、常量**等都移動(dòng)到元空間區(qū)。比如 java/lang/Object 類(lèi)元信息、靜態(tài)屬性 System.out、整型常量等。

元空間的本質(zhì)和永久代類(lèi)似，都是對(duì) JVM 規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)。不過(guò)元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用本地內(nèi)存。因此，默認(rèn)情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。

1.4 什么是虛擬機(jī)棧

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

Java Virtual machine Stacks (java 虛擬機(jī)棧)

• 每個(gè)線(xiàn)程運(yùn)行時(shí)所需要的內(nèi)存，稱(chēng)為虛擬機(jī)棧，先進(jìn)后出
• 每個(gè)棧由多個(gè)棧幀（frame）組成，對(duì)應(yīng)著每次方法調(diào)用時(shí)所占用的內(nèi)存
• 每個(gè)線(xiàn)程只能有一個(gè)活動(dòng)棧幀，對(duì)應(yīng)著當(dāng)前正在執(zhí)行的那個(gè)方法

1. 垃圾回收是否涉及棧內(nèi)存？
   垃圾回收主要指就是堆內(nèi)存，當(dāng)棧幀彈棧以后，內(nèi)存就會(huì)釋放
2. 棧內(nèi)存分配越大越好嗎？
   未必，默認(rèn)的棧內(nèi)存通常為1024k（1M）
   棧幀過(guò)大會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)程數(shù)變少，例如，機(jī)器總內(nèi)存為512m，目前能活動(dòng)的線(xiàn)程數(shù)則為512個(gè)，如果把棧內(nèi)存改為2048k，那么能活動(dòng)的棧幀就會(huì)減半
3. **方法內(nèi)的局部變量是否線(xiàn)程安全？ **
   • 如果方法內(nèi)局部變量沒(méi)有逃離方法的作用范圍，它是線(xiàn)程安全的
   • 如果是局部變量引用了對(duì)象，并逃離方法的作用范圍，需要考慮線(xiàn)程安全
   • 比如以下代碼：
     

棧內(nèi)存溢出情況

• 棧幀過(guò)多導(dǎo)致棧內(nèi)存溢出，典型問(wèn)題：遞歸調(diào)用
  
• 棧幀過(guò)大導(dǎo)致棧內(nèi)存溢出

1.5 堆和棧的區(qū)別

難易程度：☆☆☆
方面：線(xiàn)程是否私有， 異常， 處理的問(wèn)題
出現(xiàn)頻率：☆☆☆

堆主要是解決實(shí)例管理的問(wèn)題，
棧解決的是程序運(yùn)行的問(wèn)題
本地方法棧與棧功能相同，是一個(gè)Java調(diào)用接口調(diào)用非Java的代碼

• 棧內(nèi)存一般會(huì)用來(lái)存儲(chǔ)局部變量和方法調(diào)用，但堆內(nèi)存是用來(lái)存儲(chǔ)Java對(duì)象和數(shù)組的的。堆會(huì)GC垃圾回收，而棧不會(huì)。
• 棧內(nèi)存是線(xiàn)程私有的，而堆內(nèi)存是線(xiàn)程共有的。
• 兩者異常錯(cuò)誤不同，但如果棧內(nèi)存或者堆內(nèi)存不足都會(huì)拋出異常。
  ?？臻g不足：java.lang.StackOverFlowError。
  堆空間不足：java.lang.OutOfMemoryEr

組成部分：堆、方法區(qū)、棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器

1、堆解決的是對(duì)象實(shí)例存儲(chǔ)的問(wèn)題，垃圾回收器管理的主要區(qū)域。
2、方法區(qū)可以認(rèn)為是堆的一部分，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的信息，常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼。
3、棧解決的是程序運(yùn)行的問(wèn)題，棧里面存的是棧幀，棧幀里面存的是局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。
4、本地方法棧與棧功能相同，本地方法棧執(zhí)行的是本地方法，一個(gè)Java調(diào)用非Java代碼的接口。
5、程序計(jì)數(shù)器（PC寄存器）程序計(jì)數(shù)器中存放的是當(dāng)前線(xiàn)程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行數(shù)。JVM工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一個(gè)需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。

1.6 能不能解釋一下方法區(qū)？

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

1.5.1 概述

• 方法區(qū)(Method Area)是各個(gè)線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域
• 主要存儲(chǔ)類(lèi)的信息、運(yùn)行時(shí)常量池
• 虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候創(chuàng)建，關(guān)閉虛擬機(jī)時(shí)釋放
• 如果方法區(qū)域中的內(nèi)存無(wú)法滿(mǎn)足分配請(qǐng)求，則會(huì)拋出OutOfMemoryError: Metaspace

1.5.2 常量池

可以看作是一張表，虛擬機(jī)指令根據(jù)這張常量表找到要執(zhí)行的類(lèi)名、方法名、參數(shù)類(lèi)型、字面量等信息

查看字節(jié)碼結(jié)構(gòu)（類(lèi)的基本信息、常量池、方法定義）javap -v xx.class

比如下面是一個(gè)Application類(lèi)的main方法執(zhí)行，源碼如下：

public class Application {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world");
    }
}

找到類(lèi)對(duì)應(yīng)的class文件存放目錄，執(zhí)行命令：javap -v Application.class 查看字節(jié)碼結(jié)構(gòu)

D:\code\jvm-demo\target\classes\com\heima\jvm>javap -v Application.class
Classfile /D:/code/jvm-demo/target/classes/com/heima/jvm/Application.class
  Last modified 2023-05-07; size 564 bytes    //最后修改的時(shí)間
  MD5 checksum c1b64ed6491b9a16c2baab5061c64f88   //簽名
  Compiled from "Application.java"   //從哪個(gè)源碼編譯
public class com.heima.jvm.Application   //包名，類(lèi)名
  minor version: 0
  major version: 52     //jdk版本	
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER  //修飾符
Constant pool:   //常量池
   #1 = Methodref          #6.#20         // java/lang/Object."<init>":()V
   #2 = Fieldref           #21.#22        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #3 = String             #23            // hello world
   #4 = Methodref          #24.#25        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #5 = Class              #26            // com/heima/jvm/Application
   #6 = Class              #27            // java/lang/Object
   #7 = Utf8               <init>
   #8 = Utf8               ()V
   #9 = Utf8               Code
  #10 = Utf8               LineNumberTable
  #11 = Utf8               LocalVariableTable
  #12 = Utf8               this
  #13 = Utf8               Lcom/heima/jvm/Application;
  #14 = Utf8               main
  #15 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #16 = Utf8               args
  #17 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #18 = Utf8               SourceFile
  #19 = Utf8               Application.java
  #20 = NameAndType        #7:#8          // "<init>":()V
  #21 = Class              #28            // java/lang/System
  #22 = NameAndType        #29:#30        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #23 = Utf8               hello world
  #24 = Class              #31            // java/io/PrintStream
  #25 = NameAndType        #32:#33        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #26 = Utf8               com/heima/jvm/Application
  #27 = Utf8               java/lang/Object
  #28 = Utf8               java/lang/System
  #29 = Utf8               out
  #30 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #31 = Utf8               java/io/PrintStream
  #32 = Utf8               println
  #33 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public com.heima.jvm.Application();  //構(gòu)造方法
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=1, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
         4: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       5     0  this   Lcom/heima/jvm/Application;

  public static void main(java.lang.String[]);  //main方法
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #2                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #3                  // String hello world
         5: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 7: 0
        line 8: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  args   [Ljava/lang/String;
}
SourceFile: "Application.java"

下圖，左側(cè)是main方法的指令信息，右側(cè)constant pool 是常量池

main方法按照指令執(zhí)行的時(shí)候，需要到常量池中查表翻譯找到具體的類(lèi)和方法地址去執(zhí)行

1.5.3 運(yùn)行時(shí)常量池

常量池是 *.class 文件中的，當(dāng)該類(lèi)被加載，它的常量池信息就會(huì)放入運(yùn)行時(shí)常量池，并把里面的符號(hào)地址變?yōu)檎鎸?shí)地址

1.7 你聽(tīng)過(guò)直接內(nèi)存嗎？

• 并不屬于JVM中的內(nèi)存結(jié)構(gòu)，不由JVM進(jìn)行管理。是虛擬機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)存
• 常見(jiàn)于 NIO 操作時(shí)，用于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，分配回收成本較高，但讀寫(xiě)性能高（減少了從系統(tǒng)內(nèi)存到Java堆內(nèi)存的拷貝），不受JVM內(nèi)存回收管理

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

不受 JVM 內(nèi)存回收管理，是虛擬機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)存，常見(jiàn)于 NIO 操作時(shí)，用于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，分配回收成本較高，但讀寫(xiě)性能高，不受 JVM 內(nèi)存回收管理

舉例：

需求，在本地電腦中的一個(gè)較大的文件（超過(guò) 100m）從一個(gè)磁盤(pán)挪到另外一個(gè)磁盤(pán)

代碼如下：

/**
 * 演示 ByteBuffer 作用
 */
public class Demo1_9 {
    static final String FROM = "E:\\編程資料\\第三方教學(xué)視頻\\youtube\\Getting Started with Spring Boot-sbPSjI4tt10.mp4";
    static final String TO = "E:\\a.mp4";
    static final int _1Mb = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) {
        io(); // io 用時(shí)：1535.586957 1766.963399 1359.240226
        directBuffer(); // directBuffer 用時(shí)：479.295165 702.291454 562.56592
    }

    private static void directBuffer() {
        long start = System.nanoTime();
        try (FileChannel from = new FileInputStream(FROM).getChannel();
             FileChannel to = new FileOutputStream(TO).getChannel();
        ) {
            ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(_1Mb);
            while (true) {
                int len = from.read(bb);
                if (len == -1) {
                    break;
                }
                bb.flip();
                to.write(bb);
                bb.clear();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("directBuffer 用時(shí)：" + (end - start) / 1000_000.0);
    }

    private static void io() {
        long start = System.nanoTime();
        try (FileInputStream from = new FileInputStream(FROM);
             FileOutputStream to = new FileOutputStream(TO);
        ) {
            byte[] buf = new byte[_1Mb];
            while (true) {
                int len = from.read(buf);
                if (len == -1) {
                    break;
                }
                to.write(buf, 0, len);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("io 用時(shí)：" + (end - start) / 1000_000.0);
    }
}

io用時(shí)：182.7593
directBuffer用時(shí)：
98.4438T

可以發(fā)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)的IO的時(shí)間要比NIO操作的時(shí)間長(zhǎng)了很多了，也就說(shuō)NIO的讀性能更好。

這個(gè)是跟我們的JVM的直接內(nèi)存是有一定關(guān)系，如下圖，是傳統(tǒng)阻塞IO的數(shù)據(jù)傳輸流程

下圖是NIO傳輸數(shù)據(jù)的流程，在這個(gè)里面主要使用到了一個(gè)直接內(nèi)存，不需要在堆中開(kāi)辟空間進(jìn)行數(shù)據(jù)的拷貝，jvm可以直接操作直接內(nèi)存，從而使數(shù)據(jù)讀寫(xiě)傳輸更快。

1.8 堆棧的區(qū)別是什么？

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

1、棧內(nèi)存一般會(huì)用來(lái)存儲(chǔ)局部變量和方法調(diào)用，但堆內(nèi)存是用來(lái)存儲(chǔ)Java對(duì)象和數(shù)組的的。堆會(huì)GC垃圾回收，而棧不會(huì)。

2、棧內(nèi)存是線(xiàn)程私有的，而堆內(nèi)存是線(xiàn)程共有的。

3,、兩者異常錯(cuò)誤不同，但如果棧內(nèi)存或者堆內(nèi)存不足都會(huì)拋出異常。

棧空間不足：java.lang.StackOverFlowError。

堆空間不足：java.lang.OutOfMemoryError。

2 類(lèi)加載器

2.1 什么是類(lèi)加載器，類(lèi)加載器有哪些?

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

要想理解類(lèi)加載器的話(huà)，務(wù)必要先清楚對(duì)于一個(gè)Java文件，它從編譯到執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程。

• 類(lèi)加載器：用于裝載字節(jié)碼文件(.class文件)
• 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)：用于分配存儲(chǔ)空間
• 執(zhí)行引擎：執(zhí)行字節(jié)碼文件或本地方法
• 垃圾回收器：用于對(duì)JVM中的垃圾內(nèi)容進(jìn)行回收

類(lèi)加載器

JVM只會(huì)運(yùn)行二進(jìn)制文件，而類(lèi)加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節(jié)碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動(dòng)起來(lái)。現(xiàn)有的類(lèi)加載器基本上都是java.lang.ClassLoader的子類(lèi)，該類(lèi)的主要職責(zé)就是用于將指定的類(lèi)找到或生成對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼文件，同時(shí)類(lèi)加載器還會(huì)負(fù)責(zé)加載程序所需要的資源

類(lèi)加載器種類(lèi)

類(lèi)加載器根據(jù)各自加載范圍的不同，劃分為四種類(lèi)加載器：

• 啟動(dòng)類(lèi)加載器(BootStrap ClassLoader)：
  該類(lèi)并不繼承ClassLoader類(lèi)，其是由C++編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類(lèi)庫(kù)。
• 擴(kuò)展類(lèi)加載器(ExtClassLoader)：
  該類(lèi)是ClassLoader的子類(lèi)，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類(lèi)庫(kù)。
• 應(yīng)用類(lèi)加載器(AppClassLoader)：
  該類(lèi)是ClassLoader的子類(lèi)，主要用于加載classPath下的類(lèi)，也就是加載開(kāi)發(fā)者自己編寫(xiě)的Java類(lèi)。
• 自定義類(lèi)加載器：
  開(kāi)發(fā)者自定義類(lèi)繼承ClassLoader，實(shí)現(xiàn)自定義類(lèi)加載規(guī)則。

上述三種類(lèi)加載器的層次結(jié)構(gòu)如下如下：

類(lèi)加載器的體系并不是“繼承”體系，而是委派體系，類(lèi)加載器首先會(huì)到自己的parent中查找類(lèi)或者資源，如果找不到才會(huì)到自己本地查找。類(lèi)加載器的委托行為動(dòng)機(jī)是為了避免相同的類(lèi)被加載多次。

2.2 什么是雙親委派模型？

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

如果一個(gè)類(lèi)加載器在接到加載類(lèi)的請(qǐng)求時(shí)，它首先不會(huì)自己嘗試去加載這個(gè)類(lèi)，而是把這個(gè)請(qǐng)求任務(wù)委托給父類(lèi)加載器去完成，**依次遞歸，**如果父類(lèi)加載器可以完成類(lèi)加載任務(wù)，就返回成功；只有父類(lèi)加載器無(wú)法完成此加載任務(wù)時(shí)，才由下一級(jí)去加載。

2.3 JVM為什么采用雙親委派機(jī)制

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

（1）通過(guò)雙親委派機(jī)制可以避免某一個(gè)類(lèi)被重復(fù)加載，當(dāng)父類(lèi)已經(jīng)加載后則無(wú)需重復(fù)加載，保證唯一性。

（2）為了安全，保證類(lèi)庫(kù)API不會(huì)被修改

在工程中新建java.lang包，接著在該包下新建String類(lèi)，并定義main函數(shù)

public class String {

    public static void main(String[] args) {

        System.out.println("demo info");
    }
}

此時(shí)執(zhí)行main函數(shù)，會(huì)出現(xiàn)異常，在類(lèi) java.lang.String 中找不到 main 方法

出現(xiàn)該信息是因?yàn)橛呻p親委派的機(jī)制，java.lang.String的在啟動(dòng)類(lèi)加載器(Bootstrap classLoader)得到加載，因?yàn)樵诤诵膉re庫(kù)中有其相同名字的類(lèi)文件，但該類(lèi)中并沒(méi)有main方法。這樣就能**防止惡意篡改核心API庫(kù)**。

2.4 說(shuō)一下類(lèi)裝載的執(zhí)行過(guò)程？

難易程度：☆☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

類(lèi)從加載到虛擬機(jī)中開(kāi)始，直到卸載為止，它的整個(gè)生命周期包括了：加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化、使用和卸載這7個(gè)階段。其中，驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析這三個(gè)部分統(tǒng)稱(chēng)為連接（linking）。

類(lèi)加載過(guò)程詳解

1.加載

• 通過(guò)類(lèi)的全名，獲取類(lèi)的**二進(jìn)制數(shù)據(jù)流。 **
• 解析類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)流為方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（Java類(lèi)模型）
• 創(chuàng)建java.lang.Class類(lèi)的實(shí)例，表示該類(lèi)型。作為方法區(qū)這個(gè)類(lèi)的各種數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)入口

2.驗(yàn)證

驗(yàn)證類(lèi)是否符合JVM規(guī)范，安全性檢查

(1)文件格式驗(yàn)證:是否符合Class文件的規(guī)范
(2)元數(shù)據(jù)驗(yàn)證
這個(gè)類(lèi)是否有父類(lèi)（除了Object這個(gè)類(lèi)之外，其余的類(lèi)都應(yīng)該有父類(lèi)）
這個(gè)類(lèi)是否繼承（extends）了被final修飾過(guò)的類(lèi)（被final修飾過(guò)的類(lèi)表示類(lèi)不能被繼承）
類(lèi)中的字段、方法是否與父類(lèi)產(chǎn)生矛盾。（被final修飾過(guò)的方法或字段是不能覆蓋的）
(3)字節(jié)碼驗(yàn)證
主要的目的是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)流和控制流的分析，確定程序語(yǔ)義是合法的、符合邏輯的。
(4)符號(hào)引用驗(yàn)證：符號(hào)引用以一組符號(hào)來(lái)描述所引用的目標(biāo)（判斷是否存在），符號(hào)可以是任何形式的字面量

比如：int i = 3;
字面量：3
符號(hào)引用：i

3.準(zhǔn)備

為類(lèi)變量分配內(nèi)存并設(shè)置類(lèi)變量初始值

• static變量，分配空間在準(zhǔn)備階段完成（設(shè)置默認(rèn)值），賦值在初始化階段完成
• static變量是final的基本類(lèi)型，以及字符串常量，值已確定，賦值在準(zhǔn)備階段完成
• static變量是final的引用類(lèi)型，那么賦值也會(huì)在初始化階段完成

4.解析

把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用

比如：方法中調(diào)用了其他方法，方法名可以理解為符號(hào)引用，而直接引用就是使用指針直接指向方法。

5.初始化

對(duì)類(lèi)的靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作
前面的準(zhǔn)備階段做的是復(fù)制默認(rèn)的便利，比如0，null,
這個(gè)階段則是賦值變量所期待的值

• 如果初始化一個(gè)類(lèi)的時(shí)候，其父類(lèi)尚未初始化，則優(yōu)先初始化其父類(lèi)。
• 如果同時(shí)包含多個(gè)靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊，則按照自上而下的順序依次執(zhí)行。

6.使用

JVM 開(kāi)始從入口方法開(kāi)始執(zhí)行用戶(hù)的程序代碼

• 調(diào)用靜態(tài)類(lèi)成員信息（比如：靜態(tài)字段、靜態(tài)方法）
• 使用new關(guān)鍵字為其創(chuàng)建對(duì)象實(shí)例

7.卸載

當(dāng)用戶(hù)程序代碼執(zhí)行完畢后，JVM 便開(kāi)始銷(xiāo)毀創(chuàng)建的 Class 對(duì)象，最后負(fù)責(zé)運(yùn)行的 JVM 也退出內(nèi)存

3 垃圾收回

3.1 簡(jiǎn)述Java垃圾回收機(jī)制？（GC是什么？為什么要GC）

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

為了讓程序員更專(zhuān)注于代碼的實(shí)現(xiàn)，而不用過(guò)多的考慮內(nèi)存釋放的問(wèn)題，所以，在Java語(yǔ)言中，有了自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制，也就是我們熟悉的GC(Garbage Collection)。

有了垃圾回收機(jī)制后，程序員只需要關(guān)心內(nèi)存的申請(qǐng)即可，內(nèi)存的釋放由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別完成。

在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，不同的對(duì)象引用類(lèi)型，GC會(huì)采用不同的回收時(shí)機(jī)

換句話(huà)說(shuō)，自動(dòng)的垃圾回收的算法就會(huì)變得非常重要了，如果因?yàn)樗惴ǖ牟缓侠?，?dǎo)致內(nèi)存資源一直沒(méi)有釋放，同樣也可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存溢出的。

當(dāng)然，除了Java語(yǔ)言，C#、Python等語(yǔ)言也都有自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制。

3.2 對(duì)象什么時(shí)候可以被垃圾器回收

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

簡(jiǎn)單一句就是：如果一個(gè)或多個(gè)對(duì)象沒(méi)有任何的引用指向它了，那么這個(gè)對(duì)象現(xiàn)在就是垃圾，如果定位了垃圾，則有可能會(huì)被垃圾回收器回收。

如果要定位什么是垃圾，有兩種方式來(lái)確定，第一個(gè)是引用計(jì)數(shù)法，第二個(gè)是可達(dá)性分析算法

3.2.1 引用計(jì)數(shù)法

一個(gè)對(duì)象被引用了一次，在當(dāng)前的對(duì)象頭上遞增一次引用次數(shù)，如果這個(gè)對(duì)象的引用次數(shù)為0，代表這個(gè)對(duì)象可回收

String demo = new String("123");

String demo = null;

當(dāng)對(duì)象間出現(xiàn)了循環(huán)引用的話(huà)，則引用計(jì)數(shù)法就會(huì)失效

先執(zhí)行右側(cè)代碼的前4行代碼

目前上方的引用關(guān)系和計(jì)數(shù)都是沒(méi)問(wèn)題的，但是，如果代碼繼續(xù)往下執(zhí)行，如下圖

雖然a和b都為null，但是由于a和b存在循環(huán)引用，這樣a和b永遠(yuǎn)都不會(huì)被回收。

優(yōu)點(diǎn)：

• 實(shí)時(shí)性較高，無(wú)需等到內(nèi)存不夠的時(shí)候，才開(kāi)始回收，運(yùn)行時(shí)根據(jù)對(duì)象的計(jì)數(shù)器是否為0，就可以直接回收。
• 在垃圾回收過(guò)程中，應(yīng)用無(wú)需掛起。如果申請(qǐng)內(nèi)存時(shí)，內(nèi)存不足，則立刻報(bào)OOM錯(cuò)誤。
• 區(qū)域性，更新對(duì)象的計(jì)數(shù)器時(shí)，只是影響到該對(duì)象，不會(huì)掃描全部對(duì)象。

缺點(diǎn)：

• 每次對(duì)象被引用時(shí)，都需要去更新計(jì)數(shù)器，有一點(diǎn)時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。
• 浪費(fèi)CPU資源，即使內(nèi)存夠用，仍然在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)器的統(tǒng)計(jì)。
• 無(wú)法解決循環(huán)引用問(wèn)題，會(huì)引發(fā)內(nèi)存泄露。（最大的缺點(diǎn)）

3.2.2 可達(dá)性分析算法

現(xiàn)在的虛擬機(jī)采用的都是通過(guò)可達(dá)性分析算法來(lái)確定哪些內(nèi)容是垃圾。

會(huì)存在一個(gè)根節(jié)點(diǎn)【GC Roots】，引出它下面指向的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，再以下一個(gè)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)開(kāi)始找出它下面的節(jié)點(diǎn)，依次往下類(lèi)推。直到所有的節(jié)點(diǎn)全部遍歷完畢。

根對(duì)象是那些肯定不能當(dāng)做垃圾回收的對(duì)象，就可以當(dāng)做根對(duì)象

局部變量，靜態(tài)方法，靜態(tài)變量，類(lèi)信息

核心是：判斷某對(duì)象是否與根對(duì)象有直接或間接的引用，如果沒(méi)有被引用，則可以當(dāng)做垃圾回收

X,Y這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)是可回收的，但是**并不會(huì)馬上的被回收??！** 對(duì)象中存在一個(gè)方法【finalize】。當(dāng)對(duì)象被標(biāo)記為可回收后，當(dāng)發(fā)生GC時(shí)，首先**會(huì)判斷這個(gè)對(duì)象是否執(zhí)行了finalize方法**，如果這個(gè)方法還沒(méi)有被執(zhí)行的話(huà)，那么就會(huì)先來(lái)執(zhí)行這個(gè)方法，接著在這個(gè)方法執(zhí)行中，可以設(shè)置當(dāng)前這個(gè)對(duì)象與GC ROOTS產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，那么這個(gè)方法執(zhí)行完成之后，GC會(huì)再次判斷對(duì)象是否可達(dá)，如果仍然不可達(dá)，則會(huì)進(jìn)行回收，如果可達(dá)了，則不會(huì)進(jìn)行回收。

finalize方法對(duì)于每一個(gè)對(duì)象來(lái)說(shuō)，只會(huì)執(zhí)行一次。如果第一次執(zhí)行這個(gè)方法的時(shí)候，設(shè)置了當(dāng)前對(duì)象與RC ROOTS關(guān)聯(lián)，那么這一次不會(huì)進(jìn)行回收。 那么等到這個(gè)對(duì)象第二次被標(biāo)記為可回收時(shí)，那么該對(duì)象的finalize方法就不會(huì)再次執(zhí)行了。

GC ROOTS：

• 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對(duì)象

“局部變量的引用存儲(chǔ)在虛擬機(jī)棧中，而對(duì)象存儲(chǔ)在堆中?！?/p>

/**
 * demo是棧幀中的本地變量，當(dāng) demo = null 時(shí)，由于此時(shí) demo 充當(dāng)了 GC Root 的作用，demo與原來(lái)指向的實(shí)例 new Demo() 斷開(kāi)了連接，對(duì)象被回收。
 */
public class Demo {
    public static  void main(String[] args) {
    	Demo demo = new Demo();
    	demo = null;
    }
}

• 方法區(qū)中類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象

“靜態(tài)變量的引用通常存儲(chǔ)在元空間，而對(duì)象仍然存儲(chǔ)在堆中?！?/p>

/**
 * 當(dāng)棧幀中的本地變量 b = null 時(shí)，
 * 由于 b 原來(lái)指向的對(duì)象與 GC Root (變量 b) 斷開(kāi)了連接，
 * 所以 b 原來(lái)指向的對(duì)象會(huì)被回收，而由于我們給 a 賦值了變量的引用，
 * a在此時(shí)是類(lèi)靜態(tài)屬性引用，充當(dāng)了 GC Root 的作用，
 * 它指向的對(duì)象依然存活!
 */
public class Demo {
    public static Demo a;
    public static  void main(String[] args) {
        Demo b = new Demo();
        b.a = new Demo();
        b = null;
    }
}

• 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象

常量和這里的demo沒(méi)有什么關(guān)系，所以不會(huì)因?yàn)閐emo指向的對(duì)象被回收而回收

/**
 * 常量 a 指向的對(duì)象并不會(huì)因?yàn)?demo 指向的對(duì)象被回收而回收
 */
public class Demo {
    
    public static final Demo a = new Demo();
    
    public static  void main(String[] args) {
        Demo demo = new Demo();
        demo = null;
    }
}

• 本地方法棧中 JNI（即一般說(shuō)的 Native 方法）引用的對(duì)象

“ // 只要 nativeMethod 還持有它的引用，它就不會(huì)被垃圾回收?！?/p>

3.3 JVM 垃圾回收算法有哪些？

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

3.3.1 標(biāo)記清除算法

標(biāo)記清除算法，是將垃圾回收分為2個(gè)階段，分別是標(biāo)記和清除。

1.根據(jù)可達(dá)性分析算法得出的垃圾進(jìn)行標(biāo)記

2.對(duì)這些標(biāo)記為可回收的內(nèi)容進(jìn)行垃圾回收

可以看到，標(biāo)記清除算法解決了引用計(jì)數(shù)算法中的循環(huán)引用的問(wèn)題，沒(méi)有從root節(jié)點(diǎn)引用的對(duì)象都會(huì)被回收。

同樣，標(biāo)記清除算法也是有缺點(diǎn)的：

• 效率較低，標(biāo)記和清除兩個(gè)動(dòng)作都需要遍歷所有的對(duì)象，并且在GC時(shí)，需要停止應(yīng)用程序，對(duì)于交互性要求比較高的應(yīng)用而言這個(gè)體驗(yàn)是非常差的。
• （重要）通過(guò)標(biāo)記清除算法清理出來(lái)的內(nèi)存，碎片化較為嚴(yán)重，因?yàn)楸换厥盏膶?duì)象可能存在于內(nèi)存的各個(gè)角落，所以清理出來(lái)的內(nèi)存是不連貫的。

3.3.2 復(fù)制算法

復(fù)制算法的核心就是，**將原有的內(nèi)存空間一分為二，每次只用其中的一塊**，在垃圾回收時(shí)，將正在使用的對(duì)象復(fù)制到另一個(gè)內(nèi)存空間中，然后將該內(nèi)存空間清空，交換兩個(gè)內(nèi)存的角色，完成垃圾的回收。

如果內(nèi)存中的垃圾對(duì)象較多，需要復(fù)制的對(duì)象就較少，這種情況下適合使用該方式并且效率比較高，反之，則不適合。

1）將內(nèi)存區(qū)域分成兩部分，每次操作其中一個(gè)。

2）當(dāng)進(jìn)行垃圾回收時(shí)，將正在使用的內(nèi)存區(qū)域中的存活對(duì)象移動(dòng)到未使用的內(nèi)存區(qū)域。當(dāng)移動(dòng)完對(duì)這部分內(nèi)存區(qū)域一次性清除。

3）周而復(fù)始。

優(yōu)點(diǎn)：

• 在垃圾對(duì)象多的情況下，效率較高
• 清理后，內(nèi)存無(wú)碎片

缺點(diǎn)：

• 分配的2塊內(nèi)存空間，在同一個(gè)時(shí)刻，只能使用一半，內(nèi)存使用率較低
• 對(duì)于存活率高的對(duì)象進(jìn)行復(fù)制就會(huì)非常消耗時(shí)間

3.3.3 標(biāo)記整理算法

標(biāo)記壓縮算法是在標(biāo)記清除算法的基礎(chǔ)之上，做了優(yōu)化改進(jìn)的算法。和標(biāo)記清除算法一樣，也是從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，對(duì)對(duì)象的引用進(jìn)行標(biāo)記，在清理階段，并不是簡(jiǎn)單的直接清理可回收對(duì)象，而是將存活對(duì)象都向內(nèi)存另一端移動(dòng)，然后清理邊界以外的垃圾，從而解決了碎片化的問(wèn)題。

1）標(biāo)記垃圾。

2）需要清除向右邊走，不需要清除的向左邊走。

3）清除邊界以外的垃圾。

優(yōu)缺點(diǎn)同標(biāo)記清除算法，解決了標(biāo)記清除算法的碎片化的問(wèn)題，同時(shí)，標(biāo)記壓縮算法多了一步，對(duì)象移動(dòng)內(nèi)存位置的步驟，其效率也有有一定的影響。

與復(fù)制算法對(duì)比：復(fù)制算法標(biāo)記完就復(fù)制，但標(biāo)記整理算法得等把所有存活對(duì)象都標(biāo)記完畢，再進(jìn)行整理
如上三種GC算法則是JVM虛擬機(jī)的基礎(chǔ)GC算法，綜合對(duì)比來(lái)看：

• 收集速度：復(fù)制算法 > 標(biāo)-清算法 > 標(biāo)-整算法
• 內(nèi)存整齊度：復(fù)制算法 = 標(biāo)-整算法 > 標(biāo)-清算法
• 內(nèi)存利用率：標(biāo)-整算法 > 標(biāo)-清算法 > 復(fù)制算法

在GC算法中，速度快的需要用空間來(lái)?yè)Q，空間利用率高且整齊度高的，則需要犧牲時(shí)間來(lái)?yè)Q取，所以相對(duì)而言，在絕大部分算法中，時(shí)間與空間不可兼得。
在上述三種算法中，復(fù)制算法和標(biāo)-整算法都是基于標(biāo)-清算法進(jìn)行優(yōu)化的，所以在現(xiàn)代的高性能JVM中絕大多數(shù)虛擬機(jī)都采用復(fù)制或標(biāo)-整算法進(jìn)行垃圾收集工作。

3.4 分代收集算法

說(shuō)一下JM中的分代回收一、堆的區(qū)域劃分

1. 堆被分為了兩份：新生代和老年代【1:2】
2. 對(duì)于新生代，內(nèi)部又被分為了三個(gè)區(qū)域。Eden區(qū)，幸存者區(qū)survivor（分成from和to）【8:1:1】

二、對(duì)象回收分代回收策略

3. 新創(chuàng)建的對(duì)象，都會(huì)先分配到eden區(qū)
4. 當(dāng)伊甸園內(nèi)存不足，標(biāo)記伊甸園與from（現(xiàn)階段沒(méi)有）的存活對(duì)象
5. 將存活對(duì)象采用復(fù)制算法復(fù)制到to中，復(fù)制完畢后，伊甸園和 from 內(nèi)存都得到釋放
6. 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后伊甸園的內(nèi)存又出現(xiàn)不足，標(biāo)記eden區(qū)域to區(qū)存活的對(duì)象，將其復(fù)制到from區(qū)
7. 當(dāng)幸存區(qū)對(duì)象熬過(guò)幾次回收（最多15次），晉升到老年代（幸存區(qū)內(nèi)存不足或大對(duì)象會(huì)提前晉升）

MinorGC、Mixed GC、FullGC的區(qū)別是什么

• MinorGC 【young GC】發(fā)生在新生代的垃圾回收，暫停時(shí)間短（STW）
• Mixed GC新生代＋老年代部分區(qū)域的垃圾回收，G1 收集器特有
• FWGC：新生代＋老年代完整垃圾回收，暫

3.4.1 概述

在java8時(shí)，堆被分為了兩份：新生代和老年代【1：2】，在java7時(shí)，還存在一個(gè)永久代。

對(duì)于新生代，內(nèi)部又被分為了三個(gè)區(qū)域。Eden區(qū)，S0區(qū)，S1區(qū)【8：1：1】

當(dāng)對(duì)新生代產(chǎn)生GC：MinorGC【young GC】

當(dāng)對(duì)老年代代產(chǎn)生GC：Major GC

當(dāng)對(duì)新生代和老年代產(chǎn)生FullGC： 新生代 + 老年代完整垃圾回收，暫停時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)盡力避免

3.4.2工作機(jī)制

• 新創(chuàng)建的對(duì)象，都會(huì)先分配到eden區(qū)

• 當(dāng)伊甸園內(nèi)存不足，標(biāo)記伊甸園與 from（現(xiàn)階段沒(méi)有）的存活對(duì)象
• 將存活對(duì)象采用復(fù)制算法復(fù)制到 to 中，復(fù)制完畢后，伊甸園和 from 內(nèi)存都得到釋放

• 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后伊甸園的內(nèi)存又出現(xiàn)不足，標(biāo)記eden區(qū)域to區(qū)存活的對(duì)象，將存活的對(duì)象復(fù)制到from區(qū)

• 當(dāng)幸存區(qū)對(duì)象熬過(guò)幾次回收（最多15次），晉升到老年代（幸存區(qū)內(nèi)存不足或大對(duì)象會(huì)導(dǎo)致提前晉升）

MinorGC、 Mixed GC 、 FullGC的區(qū)別是什么

• MinorGC【young GC】發(fā)生在新生代的垃圾回收，暫停時(shí)間短（STW）
• Mixed GC 新生代 + 老年代部分區(qū)域的垃圾回收，G1 收集器特有
• FullGC： 新生代 + 老年代完整垃圾回收，暫停時(shí)間長(zhǎng)（STW），應(yīng)盡力避免？

名詞解釋?zhuān)?/p>

STW（Stop-The-World）：暫停所有應(yīng)用程序線(xiàn)程，等待垃圾回收的完成

3.5 說(shuō)一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

在jvm中，實(shí)現(xiàn)了多種垃圾收集器，包括：

• 串行垃圾收集器：Serial GC、Serial Old GC
• 并行垃圾收集器：Parallel Old GC、ParNew GC
• CMS （并發(fā)）垃圾收集器：CMS GC，作用在老年代
• G1垃圾回收器

3.5.1 串行垃圾收集器

Serial和Serial Old串行垃圾收集器，是指使用單線(xiàn)程進(jìn)行垃圾回收，堆內(nèi)存較小，適合個(gè)人電腦

• Serial 作用于新生代，采用復(fù)制算法
• Serial Old 作用于老年代，采用標(biāo)記-整理算法

垃圾回收時(shí)，只有一個(gè)線(xiàn)程在工作，并且java應(yīng)用中的所有線(xiàn)程都要暫停（STW），等待垃圾回收的完成。

3.5.2 并行垃圾收集器

Parallel New和Parallel Old是一個(gè)并行垃圾回收器，JDK8默認(rèn)使用此垃圾回收器

• Parallel New作用于新生代，采用復(fù)制算法
• Parallel Old作用于老年代，采用標(biāo)記-整理算法

垃圾回收時(shí)，多個(gè)線(xiàn)程在工作，并且java應(yīng)用中的所有線(xiàn)程都要暫停（STW），等待垃圾回收的完成。

3.5.2 CMS（并發(fā)）垃圾收集器

CMS全稱(chēng) Concurrent Mark Sweep，是一款并發(fā)的、使用標(biāo)記-清除算法的垃圾回收器，該回收器是針對(duì)老年代垃圾回收的，是一款以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，停頓時(shí)間短，用戶(hù)體驗(yàn)就好。其最大特點(diǎn)是在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，應(yīng)用仍然能正常運(yùn)行。

3.6 詳細(xì)聊一下G1垃圾回收器

總結(jié)
詳細(xì)聊一下G1垃圾回收器

• 應(yīng)用于新生代和老年代，在JDK9之后默認(rèn)使用G1
• 劃分成多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都可以充當(dāng) eden,survivor,old,humongous
  ，其中 humongous 專(zhuān)為大對(duì)象準(zhǔn)備
• 采用復(fù)制算法
• 響應(yīng)時(shí)間與吞吐量兼顧
• 分成三個(gè)階段：新生代回收（stw）、并發(fā)標(biāo)記（重新標(biāo)記stw）、混合收集
• 如果并發(fā)失?。椿厥账俣融s不上創(chuàng)建新對(duì)象

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

3.6.1 概述

• 應(yīng)用于新生代和老年代，在JDK9之后默認(rèn)使用G1
• 劃分成多個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都可以充當(dāng) eden，survivor，old， humongous，其中 humongous 專(zhuān)為大對(duì)象準(zhǔn)備
• 采用復(fù)制算法
• 響應(yīng)時(shí)間與吞吐量兼顧
• 分成三個(gè)階段：新生代回收、并發(fā)標(biāo)記、混合收集
• 如果并發(fā)失敗（即回收速度趕不上創(chuàng)建新對(duì)象速度），會(huì)觸發(fā) Full GC

3.6.2 Young Collection(年輕代垃圾回收)

• 初始時(shí)，所有區(qū)域都處于空閑狀態(tài)
  
• 創(chuàng)建了一些對(duì)象，挑出一些空閑區(qū)域作為伊甸園區(qū)存儲(chǔ)這些對(duì)象
  
• 當(dāng)伊甸園需要垃圾回收時(shí)，挑出一個(gè)空閑區(qū)域作為幸存區(qū)，用復(fù)制算法復(fù)制存活對(duì)象，需要暫停用戶(hù)線(xiàn)程
  
  
• 隨著時(shí)間流逝，伊甸園的內(nèi)存又有不足
• 將伊甸園以及之前幸存區(qū)中的存活對(duì)象，采用復(fù)制算法，復(fù)制到新的幸存區(qū)，其中較老對(duì)象晉升至老年代
  
  
  

3.6.3 Young Collection + Concurrent Mark (年輕代垃圾回收+并發(fā)標(biāo)記)

當(dāng)老年代占用內(nèi)存超過(guò)閾值(默認(rèn)是45%)后，觸發(fā)并發(fā)標(biāo)記，這時(shí)無(wú)需暫停用戶(hù)線(xiàn)程

• 并發(fā)標(biāo)記之后，會(huì)有重新標(biāo)記階段解決漏標(biāo)問(wèn)題，此時(shí)需要暫停用戶(hù)線(xiàn)程。
• 這些都完成后就知道了老年代有哪些存活對(duì)象，隨后進(jìn)入混合收集階段。此時(shí)不會(huì)對(duì)所有老年代區(qū)域進(jìn)行回收，而是根據(jù)暫停時(shí)間目標(biāo)優(yōu)先回收價(jià)值高（存活對(duì)象少）的區(qū)域（這也是 Gabage First 名稱(chēng)的由來(lái)）。
  

3.6.4 Mixed Collection (混合垃圾回收)

復(fù)制完成，內(nèi)存得到釋放。進(jìn)入下一輪的新生代回收、并發(fā)標(biāo)記、混合收集

其中H叫做巨型對(duì)象，如果對(duì)象非常大，會(huì)開(kāi)辟一塊連續(xù)的空間存儲(chǔ)巨型對(duì)象

3.7 強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用的區(qū)別？

強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用的區(qū)別？

• 強(qiáng)引用：只要所有 GC Roots 能找到，就不會(huì)被回收
• 軟引用：需要配合SoftReference使用，當(dāng)垃圾多次回收，內(nèi)存依然不夠的時(shí)候會(huì)回收軟引用對(duì)象
• 弱引用：需要配合WeakReference使用，只要進(jìn)行了垃圾回收，就會(huì)把弱引用對(duì)象回收
• 虛引用：必須配合引用隊(duì)列使用，被引用對(duì)象回收時(shí)，會(huì)將虛引用入隊(duì)，由 Reference Handler 線(xiàn)程調(diào)用虛引

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

3.7.1 強(qiáng)引用

強(qiáng)引用：只有所有 GC Roots 對(duì)象都不通過(guò)【強(qiáng)引用】引用該對(duì)象，該對(duì)象才能被垃圾回收

User user = new User();

3.7.2 軟引用

軟引用：僅有軟引用引用該對(duì)象時(shí)，在垃圾回收后，內(nèi)存仍不足時(shí)會(huì)再次出發(fā)垃圾回收

User user = new User();
SoftReference softReference = new SoftReference(user);

3.7.3 弱引用

弱引用：僅有弱引用引用該對(duì)象時(shí)，在垃圾回收時(shí)，無(wú)論內(nèi)存是否充足，都會(huì)回收弱引用對(duì)象

User user = new User();
WeakReference weakReference = new WeakReference(user);

延伸話(huà)題：ThreadLocal內(nèi)存泄漏問(wèn)題

ThreadLocal用的就是弱引用，看以下源碼：

static class Entry extends WeakReference<ThreadLocal<?>> {
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k, Object v) {
         super(k);
         value = v; //強(qiáng)引用，不會(huì)被回收
     }
}

Entry的key是當(dāng)前ThreadLocal，value值是我們要設(shè)置的數(shù)據(jù)。

WeakReference表示的是弱引用，當(dāng)JVM進(jìn)行GC時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)了只具有弱引用的對(duì)象，不管當(dāng)前內(nèi)存空間是否足夠，都會(huì)回收它的內(nèi)存。但是value是強(qiáng)引用，它不會(huì)被回收掉。

ThreadLocal使用建議：使用完畢后注意調(diào)用清理方法。

3.7.4 虛引用

虛引用：必須配合引用隊(duì)列使用，被引用對(duì)象回收時(shí)，會(huì)將虛引用入隊(duì)，由 Reference Handler 線(xiàn)程調(diào)用虛引用相關(guān)方法釋放直接內(nèi)存

4 JVM實(shí)踐（調(diào)優(yōu)）

4.1 JVM 調(diào)優(yōu)的參數(shù)可以在哪里設(shè)置參數(shù)值？

• 難易程度：☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆

4.1.1 tomcat的設(shè)置vm參數(shù)

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh文件，如下圖

JAVA_OPTS="-Xms512m -Xmx1024m"

4.1.2 springboot項(xiàng)目jar文件啟動(dòng)

通常在linux系統(tǒng)下直接加參數(shù)啟動(dòng)springboot項(xiàng)目

nohup java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar --spring.profiles.active=prod &

nohup : 用于在系統(tǒng)后臺(tái)不掛斷地運(yùn)行命令，退出終端不會(huì)影響程序的運(yùn)行

參數(shù) & ：讓命令在后臺(tái)執(zhí)行，終端退出后命令仍舊執(zhí)行。

4.2 用的 JVM 調(diào)優(yōu)的參數(shù)都有哪些？

• 設(shè)置堆空間大小
• 虛擬機(jī)棧的設(shè)置
• 年輕代中Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)的大小比例
• 年輕代晉升老年代閾值

難易程度：☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

對(duì)于JVM調(diào)優(yōu)，主要就是調(diào)整年輕代、年老大、元空間的內(nèi)存空間大小及使用的垃圾回收器類(lèi)型。

https://www.oracle.com/java/technologies/javase/vmoptions-jsp.html

1）設(shè)置堆的初始大小和最大大小，為了防止垃圾收集器在初始大小、最大大小之間收縮堆而產(chǎn)生額外的時(shí)間，通常把最大、初始大小設(shè)置為相同的值。

-Xms：設(shè)置堆的初始化大小

-Xmx：設(shè)置堆的最大大小

2） 設(shè)置年輕代中Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)的大小比例。該值如果不設(shè)置，則默認(rèn)比例為8:1:1。Java官方通過(guò)增大Eden區(qū)的大小，來(lái)減少YGC發(fā)生的次數(shù)，但有時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，雖然次數(shù)減少了，但Eden區(qū)滿(mǎn)的時(shí)候，由于占用的空間較大，導(dǎo)致釋放緩慢，此時(shí)STW的時(shí)間較長(zhǎng)，因此需要按照程序情況去調(diào)優(yōu)。

-XXSurvivorRatio=3，表示年輕代中的分配比率：survivor:eden = 2:3

3）年輕代和老年代默認(rèn)比例為1：2?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)整二者空間大小比率來(lái)設(shè)置兩者的大小。

-XX:newSize   設(shè)置年輕代的初始大小
-XX:MaxNewSize   設(shè)置年輕代的最大大小，  初始大小和最大大小兩個(gè)值通常相同

4）線(xiàn)程堆棧的設(shè)置：每個(gè)線(xiàn)程默認(rèn)會(huì)開(kāi)啟1M的堆棧，用于存放棧幀、調(diào)用參數(shù)、局部變量等，但一般256K就夠用。通常減少每個(gè)線(xiàn)程的堆棧，可以產(chǎn)生更多的線(xiàn)程，但這實(shí)際上還受限于操作系統(tǒng)。

-Xss   對(duì)每個(gè)線(xiàn)程stack大小的調(diào)整,-Xss128k

5）一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)survivor區(qū)不夠大或者占用量達(dá)到50%，就會(huì)把一些對(duì)象放到老年區(qū)。通過(guò)設(shè)置合理的eden區(qū)，survivor區(qū)及使用率，可以將年輕對(duì)象保存在年輕代，從而避免full GC，使用-Xmn設(shè)置年輕代的大小

6）系統(tǒng)CPU持續(xù)飆高的話(huà)，首先先排查代碼問(wèn)題，如果代碼沒(méi)問(wèn)題，則咨詢(xún)運(yùn)維或者云服務(wù)器供應(yīng)商，通常服務(wù)器重啟或者服務(wù)器遷移即可解決。

7）對(duì)于占用內(nèi)存比較多的大對(duì)象，一般會(huì)選擇在老年代分配內(nèi)存。如果在年輕代給大對(duì)象分配內(nèi)存，年輕代內(nèi)存不夠了，就要在eden區(qū)移動(dòng)大量對(duì)象到老年代，然后這些移動(dòng)的對(duì)象可能很快消亡，因此導(dǎo)致full GC。通過(guò)設(shè)置參數(shù)：-XX:PetenureSizeThreshold=1000000，單位為B，標(biāo)明對(duì)象大小超過(guò)1M時(shí)，在老年代(tenured)分配內(nèi)存空間。

8）一般情況下，年輕對(duì)象放在eden區(qū)，當(dāng)?shù)谝淮蜧C后，如果對(duì)象還存活，放到survivor區(qū)，此后，每GC一次，年齡增加1，當(dāng)對(duì)象的年齡達(dá)到閾值，就被放到tenured老年區(qū)。這個(gè)閾值可以同構(gòu)-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)置。如果想讓對(duì)象留在年輕代，可以設(shè)置比較大的閾值。

（1）-XX:+UseParallelGC:年輕代使用并行垃圾回收收集器。這是一個(gè)關(guān)注吞吐量的收集器，可以盡可能的減少垃圾回收時(shí)間。

（2）-XX:+UseParallelOldGC:設(shè)置老年代使用并行垃圾回收收集器。

9）嘗試使用大的內(nèi)存分頁(yè)：使用大的內(nèi)存分頁(yè)增加CPU的內(nèi)存尋址能力，從而系統(tǒng)的性能。

-XX:+LargePageSizeInBytes 設(shè)置內(nèi)存頁(yè)的大小

10）使用非占用的垃圾收集器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC老年代使用CMS收集器降低停頓。

4.3 說(shuō)一下 JVM 調(diào)優(yōu)的工具？

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

4.3.1 命令工具

4.3.1.1 jps（Java Process Status）

輸出JVM中運(yùn)行的進(jìn)程狀態(tài)信息(現(xiàn)在一般使用jconsole)

4.3.1.2 jstack

查看java進(jìn)程內(nèi)線(xiàn)程的堆棧信息。

jstack [option] <pid>

java案例

package com.heima.jvm;

public class Application {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("哈哈哈");
        }
    }
}

使用jstack查看進(jìn)行堆棧運(yùn)行信息

4.3.1.3 jmap

用于生成堆轉(zhuǎn)存快照

jmap [options] pid 內(nèi)存映像信息

jmap -heap pid 顯示Java堆的信息

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof pid

  format=b表示以hprof二進(jìn)制格式轉(zhuǎn)儲(chǔ)Java堆的內(nèi)存

file=用于指定快照dump文件的文件名。

例：顯示了某一個(gè)java運(yùn)行的堆信息

C:\Users\yuhon>jmap -heap 53280
Attaching to process ID 53280, 	please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.321-b07

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)   //并行的垃圾回收器

Heap Configuration:  //堆配置
   MinHeapFreeRatio         = 0   //空閑堆空間的最小百分比
   MaxHeapFreeRatio         = 100  //空閑堆空間的最大百分比
   MaxHeapSize              = 8524922880 (8130.0MB) //堆空間允許的最大值
   NewSize                  = 178257920 (170.0MB) //新生代堆空間的默認(rèn)值
   MaxNewSize               = 2841640960 (2710.0MB) //新生代堆空間允許的最大值
   OldSize                  = 356515840 (340.0MB) //老年代堆空間的默認(rèn)值
   NewRatio                 = 2 //新生代與老年代的堆空間比值，表示新生代：老年代=1：2
   SurvivorRatio            = 8 //兩個(gè)Survivor區(qū)和Eden區(qū)的堆空間比值為8,表示S0:S1:Eden=1:1:8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB) //元空間的默認(rèn)值
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) //壓縮類(lèi)使用空間大小
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB //元空間允許的最大值
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)//在使用 G1 垃圾回收算法時(shí)，JVM 會(huì)將 Heap 空間分隔為若干個(gè) Region，該參數(shù)用來(lái)指定每個(gè) Region 空間的大小。

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space: //Eden使用情況
   capacity = 134217728 (128.0MB)
   used     = 10737496 (10.240074157714844MB)
   free     = 123480232 (117.75992584228516MB)
   8.000057935714722% used
From Space: //Survivor-From 使用情況
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
To Space: //Survivor-To 使用情況
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 22020096 (21.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation  //老年代 使用情況
   capacity = 356515840 (340.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 356515840 (340.0MB)
   0.0% used

3185 interned Strings occupying 261264 bytes.

4.3.1.4 jhat

用于分析jmap生成的堆轉(zhuǎn)存快照（一般不推薦使用，而是使用Ecplise Memory Analyzer）

4.3.1.5 jstat

是JVM統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)工具?？梢杂脕?lái)顯示垃圾回收信息、類(lèi)加載信息、新生代統(tǒng)計(jì)信息等。

常見(jiàn)參數(shù)：

①總結(jié)垃圾回收統(tǒng)計(jì)

jstat -gcutil pid

②垃圾回收統(tǒng)計(jì)

jstat -gc pid

4.3.2 可視化工具

4.3.2.1 jconsole

用于對(duì)jvm的內(nèi)存，線(xiàn)程，類(lèi) 的監(jiān)控，是一個(gè)基于 jmx 的 GUI 性能監(jiān)控工具

打開(kāi)方式：java 安裝目錄 bin目錄下 直接啟動(dòng) jconsole.exe 就行

可以?xún)?nèi)存、線(xiàn)程、類(lèi)等信息

還可以在線(xiàn)程部分檢查死鎖問(wèn)題

4.3.2.2 VisualVM：故障處理工具

能夠監(jiān)控線(xiàn)程，內(nèi)存情況，查看方法的CPU時(shí)間和內(nèi)存中的對(duì) 象，已被GC的對(duì)象，反向查看分配的堆棧

打開(kāi)方式：java 安裝目錄 bin目錄下 直接啟動(dòng) jvisualvm.exe就行

監(jiān)控程序運(yùn)行情況

查看運(yùn)行中的dump

查看堆中的信息

4.4 java內(nèi)存泄露的排查思路？

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

原因：

如果線(xiàn)程請(qǐng)求分配的棧容量超過(guò)java虛擬機(jī)棧允許的最大容量的時(shí)候，java虛擬機(jī)將拋出一個(gè)StackOverFlowError異常

如果java虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)拓展，并且擴(kuò)展的動(dòng)作已經(jīng)嘗試過(guò)，但是目前無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存去完成拓展，或者在建立新線(xiàn)程的時(shí)候沒(méi)有足夠的內(nèi)存去創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的虛擬機(jī)棧，那java虛擬機(jī)將會(huì)拋出一個(gè)OutOfMemoryError異常

如果一次加載的類(lèi)太多，元空間內(nèi)存不足，則會(huì)報(bào)OutOfMemoryError: Metaspace

1、通過(guò)jmap指定打印他的內(nèi)存快照 dump

有的情況是內(nèi)存溢出之后程序則會(huì)直接中斷，而jmap只能打印在運(yùn)行中的程序，所以建議通過(guò)參數(shù)的方式的生成dump文件，配置如下：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/home/app/dumps/ 指定生成后文件的保存目錄

2、通過(guò)工具， VisualVM（Ecplise MAT）去分析 dump文件

VisualVM可以加載離線(xiàn)的dump文件，如下圖

文件–>裝入—>選擇dump文件即可查看堆快照信息

如果是linux系統(tǒng)中的程序，則需要把dump文件下載到本地（windows環(huán)境）下，打開(kāi)VisualVM工具分析。VisualVM目前只支持在windows環(huán)境下運(yùn)行可視化

3、通過(guò)查看堆信息的情況，可以大概定位內(nèi)存溢出是哪行代碼出了問(wèn)題

4、找到對(duì)應(yīng)的代碼，通過(guò)閱讀上下文的情況，進(jìn)行修復(fù)即可

4.5 CPU飆高排查方案與思路？

難易程度：☆☆☆☆

出現(xiàn)頻率：☆☆☆☆

1.使用top命令查看占用cpu的情況

2.通過(guò)top命令查看后，可以查看是哪一個(gè)進(jìn)程占用cpu較高，上圖所示的進(jìn)程為：30978

3.查看當(dāng)前線(xiàn)程中的進(jìn)程信息

ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 40940

pid 進(jìn)行id

tid 進(jìn)程中的線(xiàn)程id

% cpu使用率

4.通過(guò)上圖分析，在進(jìn)程30978中的線(xiàn)程30979占用cpu較高

注意：上述的線(xiàn)程id是一個(gè)十進(jìn)制，我們需要把這個(gè)線(xiàn)程id轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制才行，因?yàn)橥ǔＴ谌罩局姓故镜亩际?6進(jìn)制的線(xiàn)程id名稱(chēng)

轉(zhuǎn)換方式：

在linux中執(zhí)行命令

printf "%x\n" 30979

5.可以根據(jù)線(xiàn)程 id 找到有問(wèn)題的線(xiàn)程，進(jìn)一步定位到問(wèn)題代碼的源碼行號(hào)

執(zhí)行命令

jstack 30978   此處是進(jìn)程id

5.面試現(xiàn)場(chǎng)

5.1 JVM組成

面試官：JVM由那些部分組成，運(yùn)行流程是什么？

候選人:

嗯，好的~~

在JVM中共有四大部分，分別是ClassLoader（類(lèi)加載器）、Runtime Data Area（運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，內(nèi)存分區(qū)）、Execution Engine（執(zhí)行引擎）、Native Method Library（本地庫(kù)接口）

它們的運(yùn)行流程是：

第一，類(lèi)加載器（ClassLoader）把Java代碼轉(zhuǎn)換為字節(jié)碼

第二，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中，而字節(jié)碼文件只是JVM的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層系統(tǒng)去執(zhí)行，而是有執(zhí)行引擎運(yùn)行

第三，執(zhí)行引擎（Execution Engine）將字節(jié)碼翻譯為底層系統(tǒng)指令，再交由CPU執(zhí)行去執(zhí)行，此時(shí)需要調(diào)用其他語(yǔ)言的本地庫(kù)接口（Native Method Library）來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的功能。

面試官：好的，你能詳細(xì)說(shuō)一下 JVM 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)嗎？

候選人:

嗯，好~

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)包含了堆、方法區(qū)、棧、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器這幾部分，每個(gè)功能作用不一樣。

• 堆解決的是對(duì)象實(shí)例存儲(chǔ)的問(wèn)題，垃圾回收器管理的主要區(qū)域。
• 方法區(qū)可以認(rèn)為是堆的一部分，用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的信息，常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼。
• 棧解決的是程序運(yùn)行的問(wèn)題，棧里面存的是棧幀，棧幀里面存的是局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。
• 本地方法棧與棧功能相同，本地方法棧執(zhí)行的是本地方法，一個(gè)Java調(diào)用非Java代碼的接口。
• 程序計(jì)數(shù)器（PC寄存器）程序計(jì)數(shù)器中存放的是當(dāng)前線(xiàn)程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行數(shù)。JVM工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一個(gè)需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。

面試官：好的，你再詳細(xì)介紹一下程序計(jì)數(shù)器的作用？

候選人:

嗯，是這樣~~

java虛擬機(jī)對(duì)于多線(xiàn)程是通過(guò)線(xiàn)程輪流切換并且分配線(xiàn)程執(zhí)行時(shí)間。在任何的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)上，一個(gè)處理器只會(huì)處理執(zhí)行一個(gè)線(xiàn)程，如果當(dāng)前被執(zhí)行的這個(gè)線(xiàn)程它所分配的執(zhí)行時(shí)間用完了【掛起】。處理器會(huì)切換到另外的一個(gè)線(xiàn)程上來(lái)進(jìn)行執(zhí)行。并且這個(gè)線(xiàn)程的執(zhí)行時(shí)間用完了，接著處理器就會(huì)又來(lái)執(zhí)行被掛起的這個(gè)線(xiàn)程。這時(shí)候程序計(jì)數(shù)器就起到了關(guān)鍵作用，程序計(jì)數(shù)器在來(lái)回切換的線(xiàn)程中記錄他上一次執(zhí)行的行號(hào)，然后接著繼續(xù)向下執(zhí)行。

面試官：你能給我詳細(xì)的介紹Java堆嗎?

候選人:

好的~

Java中的堆術(shù)語(yǔ)線(xiàn)程共享的區(qū)域。主要用來(lái)保存對(duì)象實(shí)例，數(shù)組等，當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存空間可分配給實(shí)例，也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)，則拋出OutOfMemoryError異常。

在JAVA8中堆內(nèi)會(huì)存在年輕代、老年代

1）Young區(qū)被劃分為三部分，Eden區(qū)和兩個(gè)大小嚴(yán)格相同的Survivor區(qū)，其中，Survivor區(qū)間中，某一時(shí)刻只有其中一個(gè)是被使用的，另外一個(gè)留做垃圾收集時(shí)復(fù)制對(duì)象用。在Eden區(qū)變滿(mǎn)的時(shí)候， GC就會(huì)將存活的對(duì)象移到空閑的Survivor區(qū)間中，根據(jù)JVM的策略，在經(jīng)過(guò)幾次垃圾收集后，任然存活于Survivor的對(duì)象將被移動(dòng)到Tenured區(qū)間。

2）Tenured區(qū)主要保存生命周期長(zhǎng)的對(duì)象，一般是一些老的對(duì)象，當(dāng)一些對(duì)象在Young復(fù)制轉(zhuǎn)移一定的次數(shù)以后，對(duì)象就會(huì)被轉(zhuǎn)移到Tenured區(qū)。

面試官：能不能解釋一下方法區(qū)？

候選人:

好的~

與虛擬機(jī)棧類(lèi)似。本地方法棧是為虛擬機(jī)執(zhí)行本地方法時(shí)提供服務(wù)的。不需要進(jìn)行GC。本地方法一般是由其他語(yǔ)言編寫(xiě)。

面試官：你聽(tīng)過(guò)直接內(nèi)存嗎？

候選人:

嗯~~

它又叫做堆外內(nèi)存，線(xiàn)程共享的區(qū)域，在 Java 8 之前有個(gè)永久代的概念，實(shí)際上指的是 HotSpot 虛擬機(jī)上的永久代，它用永久代實(shí)現(xiàn)了 JVM 規(guī)范定義的方法區(qū)功能，主要存儲(chǔ)類(lèi)的信息，常量，靜態(tài)變量，即時(shí)編譯器編譯后代碼等，這部分由于是在堆中實(shí)現(xiàn)的，受 GC 的管理，不過(guò)由于永久代有 -XX:MaxPermSize 的上限，所以如果大量動(dòng)態(tài)生成類(lèi)（將類(lèi)信息放入永久代），很容易造成 OOM，有人說(shuō)可以把永久代設(shè)置得足夠大，但很難確定一個(gè)合適的大小，受類(lèi)數(shù)量，常量數(shù)量的多少影響很大。

所以在 Java 8 中就把方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)移到了本地內(nèi)存中的元空間中，這樣方法區(qū)就不受 JVM 的控制了,也就不會(huì)進(jìn)行 GC，也因此提升了性能。

面試官：什么是虛擬機(jī)棧

候選人:

虛擬機(jī)棧是描述的是方法執(zhí)行時(shí)的內(nèi)存模型,是線(xiàn)程私有的，生命周期與線(xiàn)程相同,每個(gè)方法被執(zhí)行的同時(shí)會(huì)創(chuàng)建棧楨。保存執(zhí)行方法時(shí)的局部變量、動(dòng)態(tài)連接信息、方法返回地址信息等等。方法開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)候會(huì)進(jìn)棧，方法執(zhí)行完會(huì)出?！鞠喈?dāng)于清空了數(shù)據(jù)】，所以這塊區(qū)域不需要進(jìn)行 GC。

面試官：能說(shuō)一下堆棧的區(qū)別是什么嗎？

候選人:

嗯，好的，有這幾個(gè)區(qū)別

第一，棧內(nèi)存一般會(huì)用來(lái)存儲(chǔ)局部變量和方法調(diào)用，但堆內(nèi)存是用來(lái)存儲(chǔ)Java對(duì)象和數(shù)組的的。堆會(huì)GC垃圾回收，而棧不會(huì)。

第二、棧內(nèi)存是線(xiàn)程私有的，而堆內(nèi)存是線(xiàn)程共有的。

第三、兩者異常錯(cuò)誤不同，但如果棧內(nèi)存或者堆內(nèi)存不足都會(huì)拋出異常。

?？臻g不足：java.lang.StackOverFlowError。

堆空間不足：java.lang.OutOfMemoryError。

5.2 類(lèi)加載器

面試官：什么是類(lèi)加載器，類(lèi)加載器有哪些?

候選人:

嗯，是這樣的

JVM只會(huì)運(yùn)行二進(jìn)制文件，而類(lèi)加載器（ClassLoader）的主要作用就是將字節(jié)碼文件加載到JVM中，從而讓Java程序能夠啟動(dòng)起來(lái)。

常見(jiàn)的類(lèi)加載器有4個(gè)

第一個(gè)是啟動(dòng)類(lèi)加載器(BootStrap ClassLoader)：其是由C++編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)。用于加載JAVA_HOME/jre/lib目錄下的類(lèi)庫(kù)。

第二個(gè)是擴(kuò)展類(lèi)加載器(ExtClassLoader)：該類(lèi)是ClassLoader的子類(lèi)，主要加載JAVA_HOME/jre/lib/ext目錄中的類(lèi)庫(kù)。

第三個(gè)是應(yīng)用類(lèi)加載器(AppClassLoader)：該類(lèi)是ClassLoader的子類(lèi)，主要用于加載classPath下的類(lèi)，也就是加載開(kāi)發(fā)者自己編寫(xiě)的Java類(lèi)。

第四個(gè)是自定義類(lèi)加載器：開(kāi)發(fā)者自定義類(lèi)繼承ClassLoader，實(shí)現(xiàn)自定義類(lèi)加載規(guī)則。

面試官：說(shuō)一下類(lèi)裝載的執(zhí)行過(guò)程？

候選人:

嗯，這個(gè)過(guò)程還是挺多的。

類(lèi)從加載到虛擬機(jī)中開(kāi)始，直到卸載為止，它的整個(gè)生命周期包括了：加載、驗(yàn)證、準(zhǔn)備、解析、初始化、使用和卸載這7個(gè)階段。其中，驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析這三個(gè)部分統(tǒng)稱(chēng)為連接（linking）

1.加載：查找和導(dǎo)入class文件

2.驗(yàn)證：保證加載類(lèi)的準(zhǔn)確性

3.準(zhǔn)備：為類(lèi)變量分配內(nèi)存并設(shè)置類(lèi)變量初始值

4.解析：把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用

5.初始化：對(duì)類(lèi)的靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化操作

6.使用：JVM 開(kāi)始從入口方法開(kāi)始執(zhí)行用戶(hù)的程序代碼

7.卸載：當(dāng)用戶(hù)程序代碼執(zhí)行完畢后，JVM 便開(kāi)始銷(xiāo)毀創(chuàng)建的 Class 對(duì)象，最后負(fù)責(zé)運(yùn)行的 JVM 也退出內(nèi)存

面試官：什么是雙親委派模型？

候選人:

嗯，它是是這樣的。

如果一個(gè)類(lèi)加載器收到了類(lèi)加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己嘗試加載這個(gè)類(lèi)，而是把這請(qǐng)求委派給父類(lèi)加載器去完成，每一個(gè)層次的類(lèi)加載器都是如此，因此所有的加載請(qǐng)求最終都應(yīng)該傳說(shuō)到頂層的啟動(dòng)類(lèi)加載器中，只有當(dāng)父類(lèi)加載器返回自己無(wú)法完成這個(gè)加載請(qǐng)求（它的搜索返回中沒(méi)有找到所需的類(lèi)）時(shí)，子類(lèi)加載器才會(huì)嘗試自己去加載

面試官：JVM為什么采用雙親委派機(jī)制

候選人:

主要有兩個(gè)原因。

第一、通過(guò)雙親委派機(jī)制可以避免某一個(gè)類(lèi)被重復(fù)加載，當(dāng)父類(lèi)已經(jīng)加載后則無(wú)需重復(fù)加載，保證唯一性。

第二、為了安全，保證類(lèi)庫(kù)API不會(huì)被修改

5.3 垃圾回收

面試官：簡(jiǎn)述Java垃圾回收機(jī)制？（GC是什么？為什么要GC）

候選人:

嗯，是這樣~~

為了讓程序員更專(zhuān)注于代碼的實(shí)現(xiàn)，而不用過(guò)多的考慮內(nèi)存釋放的問(wèn)題，所以，在Java語(yǔ)言中，有了自動(dòng)的垃圾回收機(jī)制，也就是我們熟悉的GC(Garbage Collection)。

有了垃圾回收機(jī)制后，程序員只需要關(guān)心內(nèi)存的申請(qǐng)即可，內(nèi)存的釋放由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別完成。

在進(jìn)行垃圾回收時(shí)，不同的對(duì)象引用類(lèi)型，GC會(huì)采用不同的回收時(shí)機(jī)

面試官：強(qiáng)引用、軟引用、弱引用、虛引用的區(qū)別？

候選人:

嗯嗯~

強(qiáng)引用最為普通的引用方式，表示一個(gè)對(duì)象處于有用且必須的狀態(tài)，如果一個(gè)對(duì)象具有強(qiáng)引用，則GC并不會(huì)回收它。即便堆中內(nèi)存不足了，寧可出現(xiàn)OOM，也不會(huì)對(duì)其進(jìn)行回收

軟引用表示一個(gè)對(duì)象處于有用且非必須狀態(tài)，如果一個(gè)對(duì)象處于軟引用，在內(nèi)存空間足夠的情況下，GC機(jī)制并不會(huì)回收它，而在內(nèi)存空間不足時(shí)，則會(huì)在OOM異常出現(xiàn)之間對(duì)其進(jìn)行回收。但值得注意的是，因?yàn)镚C線(xiàn)程優(yōu)先級(jí)較低，軟引用并不會(huì)立即被回收。

弱引用表示一個(gè)對(duì)象處于可能有用且非必須的狀態(tài)。在GC線(xiàn)程掃描內(nèi)存區(qū)域時(shí)，一旦發(fā)現(xiàn)弱引用，就會(huì)回收到弱引用相關(guān)聯(lián)的對(duì)象。對(duì)于弱引用的回收，無(wú)關(guān)內(nèi)存區(qū)域是否足夠，一旦發(fā)現(xiàn)則會(huì)被回收。同樣的，因?yàn)镚C線(xiàn)程優(yōu)先級(jí)較低，所以弱引用也并不是會(huì)被立刻回收。

虛引用表示一個(gè)對(duì)象處于無(wú)用的狀態(tài)。在任何時(shí)候都有可能被垃圾回收。虛引用的使用必須和引用隊(duì)列Reference Queue聯(lián)合使用

面試官：對(duì)象什么時(shí)候可以被垃圾器回收

候選人:

思考一會(huì)~~

如果一個(gè)或多個(gè)對(duì)象沒(méi)有任何的引用指向它了，那么這個(gè)對(duì)象現(xiàn)在就是垃圾，如果定位了垃圾，則有可能會(huì)被垃圾回收器回收。

如果要定位什么是垃圾，有兩種方式來(lái)確定，第一個(gè)是引用計(jì)數(shù)法，第二個(gè)是可達(dá)性分析算法

通常都使用可達(dá)性分析算法來(lái)確定是不是垃圾

面試官： JVM 垃圾回收算法有哪些？

候選人:

我記得一共有四種，分別是標(biāo)記清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記整理算法、分代回收

面試官： 你能詳細(xì)聊一下分代回收嗎？

候選人:

關(guān)于分代回收是這樣的

在java8時(shí)，堆被分為了兩份：新生代和老年代，它們默認(rèn)空間占用比例是1:2

對(duì)于新生代，內(nèi)部又被分為了三個(gè)區(qū)域。Eden區(qū)，S0區(qū)，S1區(qū)默認(rèn)空間占用比例是8:1:1

具體的工作機(jī)制是有些情況：

1）當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象的時(shí)候，那么這個(gè)對(duì)象會(huì)被分配在新生代的Eden區(qū)。當(dāng)Eden區(qū)要滿(mǎn)了時(shí)候，觸發(fā)YoungGC。

2）當(dāng)進(jìn)行YoungGC后，此時(shí)在Eden區(qū)存活的對(duì)象被移動(dòng)到S0區(qū)，并且當(dāng)前對(duì)象的年齡會(huì)加1，清空Eden區(qū)。

3）當(dāng)再一次觸發(fā)YoungGC的時(shí)候，會(huì)把Eden區(qū)中存活下來(lái)的對(duì)象和S0中的對(duì)象，移動(dòng)到S1區(qū)中，這些對(duì)象的年齡會(huì)加1，清空Eden區(qū)和S0區(qū)。

4）當(dāng)再一次觸發(fā)YoungGC的時(shí)候，會(huì)把Eden區(qū)中存活下來(lái)的對(duì)象和S1中的對(duì)象，移動(dòng)到S0區(qū)中，這些對(duì)象的年齡會(huì)加1，清空Eden區(qū)和S1區(qū)。

5）對(duì)象的年齡達(dá)到了某一個(gè)限定的值（默認(rèn)15歲 ），那么這個(gè)對(duì)象就會(huì)進(jìn)入到老年代中。

當(dāng)然也有特殊情況，如果進(jìn)入Eden區(qū)的是一個(gè)大對(duì)象，在觸發(fā)YoungGC的時(shí)候，會(huì)直接存放到老年代

當(dāng)老年代滿(mǎn)了之后，觸發(fā)FullGC。FullGC同時(shí)回收新生代和老年代，當(dāng)前只會(huì)存在一個(gè)FullGC的線(xiàn)程進(jìn)行執(zhí)行，其他的線(xiàn)程全部會(huì)被掛起。 我們?cè)诔绦蛑幸M量避免FullGC的出現(xiàn)。

面試官：講一下新生代、老年代、永久代的區(qū)別？

候選人:

嗯！是這樣的，簡(jiǎn)單說(shuō)就是

新生代主要用來(lái)存放新生的對(duì)象。

老年代主要存放應(yīng)用中生命周期長(zhǎng)的內(nèi)存對(duì)象。

永久代指的是永久保存區(qū)域。主要存放Class和Meta（元數(shù)據(jù)）的信息。在Java8中，永久代已經(jīng)被移除，取而代之的是一個(gè)稱(chēng)之為“元數(shù)據(jù)區(qū)”（元空間）的區(qū)域。元空間和永久代類(lèi)似，不過(guò)元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用本地內(nèi)存。因此，默認(rèn)情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存的限制。

面試官：說(shuō)一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

候選人:

在jvm中，實(shí)現(xiàn)了多種垃圾收集器，包括：串行垃圾收集器、并行垃圾收集器（JDK8默認(rèn)）、CMS（并發(fā)）垃圾收集器、G1垃圾收集器（JDK9默認(rèn)）

面試官：Minor GC、Major GC、Full GC是什么

候選人:

嗯，其實(shí)它們指的是不同代之間的垃圾回收

Minor GC 發(fā)生在新生代的垃圾回收，暫停時(shí)間短

Major GC 老年代區(qū)域的垃圾回收，老年代空間不足時(shí)，會(huì)先嘗試觸發(fā)Minor GC。Minor GC之后空間還不足，則會(huì)觸發(fā)Major GC，Major GC速度比較慢，暫停時(shí)間長(zhǎng)

Full GC 新生代 + 老年代完整垃圾回收，暫停時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)盡力避免

5.4 JVM實(shí)踐（調(diào)優(yōu)）

面試官：JVM 調(diào)優(yōu)的參數(shù)可以在哪里設(shè)置參數(shù)值？

候選人:

我們當(dāng)時(shí)的項(xiàng)目是springboot項(xiàng)目，可以在項(xiàng)目啟動(dòng)的時(shí)候，java -jar中加入?yún)?shù)就行了

面試官：用的 JVM 調(diào)優(yōu)的參數(shù)都有哪些？

候選人:

嗯，這些參數(shù)是比較多的

我記得當(dāng)時(shí)我們?cè)O(shè)置過(guò)堆的大小，像-Xms和-Xmx

還有就是可以設(shè)置年輕代中Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)的大小比例

還有就是可以設(shè)置使用哪種垃圾回收器等等。具體的指令還真記不太清楚。

面試官：嗯，好的，你們平時(shí)調(diào)試 JVM都用了哪些工具呢？

候選人:

嗯，我們一般都是使用jdk自帶的一些工具，比如

jps 輸出JVM中運(yùn)行的進(jìn)程狀態(tài)信息

jstack查看java進(jìn)程內(nèi)線(xiàn)程的堆棧信息。

jmap 用于生成堆轉(zhuǎn)存快照

jstat用于JVM統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)工具

還有一些可視化工具，像jconsole和VisualVM等

面試官：假如項(xiàng)目中產(chǎn)生了java內(nèi)存泄露，你說(shuō)一下你的排查思路？

候選人:

嗯，這個(gè)我在之前項(xiàng)目排查過(guò)

第一呢可以通過(guò)jmap指定打印他的內(nèi)存快照 dump文件，不過(guò)有的情況打印不了，我們會(huì)設(shè)置vm參數(shù)讓程序自動(dòng)生成dump文件

第二，可以通過(guò)工具去分析 dump文件，jdk自帶的VisualVM就可以分析

第三，通過(guò)查看堆信息的情況，可以大概定位內(nèi)存溢出是哪行代碼出了問(wèn)題

第四，找到對(duì)應(yīng)的代碼，通過(guò)閱讀上下文的情況，進(jìn)行修復(fù)即可

面試官：好的，那現(xiàn)在再來(lái)說(shuō)一種情況，就是說(shuō)服務(wù)器CPU持續(xù)飆高，你的排查方案與思路？

候選人:

嗯，我思考一下~~

可以這么做~~

第一可以使用使用top命令查看占用cpu的情況

第二通過(guò)top命令查看后，可以查看是哪一個(gè)進(jìn)程占用cpu較高，記錄這個(gè)進(jìn)程id

第三可以通過(guò)ps 查看當(dāng)前進(jìn)程中的線(xiàn)程信息，看看哪個(gè)線(xiàn)程的cpu占用較高

第四可以jstack命令打印進(jìn)行的id，找到這個(gè)線(xiàn)程，就可以進(jìn)一步定位問(wèn)題代碼的行號(hào)

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