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面试必问的JVM应该怎么学(面试题含答案)

面试必问的JVM应该怎么学(面试题含答案)

作者: AGI大模型阿南 | 来源:发表于2019-02-16 22:11 被阅读3次

    java虚拟机的基本结构如图:

    1)类加载子系统负责从文件系统或者网络中加载Class信息,加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间。除了类的信息外,方法区中可能还会存放运行时常量池信息,包括字符串字面量和数字常量(这部分常量信息是Class文件中常量池部分的内存映射)。

    2)java堆在虚拟机启动的时候建立,它是java程序最主要的内存工作区域。几乎所有的java对象实例都存放在java堆中。堆空间是所有线程共享的,这是一块与java应用密切相关的内存空间。

    3)java的NIO库允许java程序使用直接内存。直接内存是在java堆外的、直接向系统申请的内存空间。通常访问直接内存的速度会优于java堆。因此出于性能的考虑,读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。由于直接内存在java堆外,因此它的大小不会直接受限于Xmx指定的最大堆大小,但是系统内存是有限的,java堆和直接内存的总和依然受限于操作系统能给出的最大内存。

    4)垃圾回收系统是java虚拟机的重要组成部分,垃圾回收器可以对方法区、java堆和直接内存进行回收。其中,java堆是垃圾收集器的工作重点。和C/C++不同,java中所有的对象空间释放都是隐式的,也就是说,java中没有类似free()或者delete()这样的函数释放指定的内存区域。对于不再使用的垃圾对象,垃圾回收系统会在后台默默工作,默默查找、标识并释放垃圾对象,完成包括java堆、方法区和直接内存中的全自动化管理。

    5)每一个java虚拟机线程都有一个私有的java栈,一个线程的java栈在线程创建的时候被创建,java栈中保存着帧信息,java栈中保存着局部变量、方法参数,同时和java方法的调用、返回密切相关。

    6)本地方法栈和java栈非常类似,最大的不同在于java栈用于方法的调用,而本地方法栈则用于本地方法的调用,作为对java虚拟机的重要扩展,java虚拟机允许java直接调用本地方法(通常使用C编写)

    7)PC(Program Counter)寄存器也是每一个线程私有的空间,java虚拟机会为每一个java线程创建PC寄存器。在任意时刻,一个java线程总是在执行一个方法,这个正在被执行的方法称为当前方法。如果当前方法不是本地方法,PC寄存器就会指向当前正在被执行的指令。如果当前方法是本地方法,那么PC寄存器的值就是undefined

    8)执行引擎是java虚拟机的最核心组件之一,它负责执行虚拟机的字节码,现代虚拟机为了提高执行效率,会使用即时编译技术将方法编译成机器码后再执行。

    JVM面试问题

    1、内存模型以及分区,需要详细到每个区放什么。

    JVM 分为堆区和栈区,还有方法区,初始化的对象放在堆里面,引用放在栈里面,class类信息常量池(static常量和static变量)等放在方法区

    new:

    方法区:主要是存储类信息,常量池(static常量和static变量),编译后的代码(字节码)等数据

    堆:初始化的对象,成员变量 (那种非static的变量),所有的对象实例和数组都要在堆上分配

    栈:栈的结构是栈帧组成的,调用一个方法就压入一帧,帧上面存储局部变量表,操作数栈,方法出口等信息,局部变量表存放的是8大基础类型加上一个应用类型,所以还是一个指向地址的指针

    本地方法栈:主要为Native方法服务

    程序计数器:记录当前线程执行的行号

    2、堆里面的分区:Eden,survival (from+ to),老年代,各自的特点。

    堆里面分为新生代和老生代(java8取消了永久代,采用了Metaspace),新生代包含Eden+Survivor区,survivor区里面分为from和to区,内存回收时,如果用的是复制算法,从from复制到to,当经过一次或者多次GC之后,存活下来的对象会被移动到老年区,当JVM内存不够用的时候,会触发Full GC,清理JVM老年区

    当新生区满了之后会触发YGC,先把存活的对象放到其中一个Survice

    区,然后进行垃圾清理。因为如果仅仅清理需要删除的对象,这样会导致内存碎

    片,因此一般会把Eden 进行完全的清理,然后整理内存。那么下次GC 的时候,

    就会使用下一个Survive,这样循环使用。如果有特别大的对象,新生代放不下,

    就会使用老年代的担保,直接放到老年代里面。因为JVM 认为,一般大对象的存

    活时间一般比较久远。

    3、对象创建方法,对象的内存分配,对象的访问定位。

    new 一个对象

    4、GC的两种判定方法:

    引用计数法:指的是如果某个地方引用了这个对象就+1,如果失效了就-1,当为0就会回收但是JVM没有用这种方式,因为无法判定相互循环引用(A引用B,B引用A)的情况

    引用链法: 通过一种GC ROOT的对象(方法区中静态变量引用的对象等-static变量)来判断,如果有一条链能够到达GC ROOT就说明,不能到达GC ROOT就说明可以回收

    5、SafePoint是什么

    比如GC的时候必须要等到Java线程都进入到safepoint的时候VMThread才能开始执行GC,

    循环的末尾 (防止大循环的时候一直不进入safepoint,而其他线程在等待它进入safepoint)

    方法返回前

    调用方法的call之后

    抛出异常的位置

    6、GC的三种收集方法:标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点,分别用在什么地方,如果让你优化收集方法,有什么思路?

    先标记,标记完毕之后再清除,效率不高,会产生碎片

    复制算法:分为8:1的Eden区和survivor区,就是上面谈到的YGC

    标记整理:标记完毕之后,让所有存活的对象向一端移动

    7、GC收集器有哪些?CMS收集器与G1收集器的特点。

    并行收集器:串行收集器使用一个单独的线程进行收集,GC时服务有停顿时间

    串行收集器:次要回收中使用多线程来执行

    CMS收集器是基于“标记—清除”算法实现的,经过多次标记才会被清除

    G1从整体来看是基于“标记—整理”算法实现的收集器,从局部(两个Region之间)上来看是基于“复制”算法实现的

    [GC收集器]: http://www.jianshu.com/p/50d5c88b272d

    8、Minor GC与Full GC分别在什么时候发生?

    新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC,JVM内存不够的时候发生FGC

    9、几种常用的内存调试工具:jmap、jstack、jconsole、jhat

    jstack可以看当前栈的情况,jmap查看内存,jhat 进行dump堆的信息

    mat(eclipse的也要了解一下)

    10、类加载的几个过程:

    加载、验证、准备、解析、初始化。然后是使用和卸载了

    通过全限定名来加载生成class对象到内存中,然后进行验证这个class文件,包括文件格式校验、元数据验证,字节码校验等。准备是对这个对象分配内存。解析是将符号引用转化为直接引用(指针引用),初始化就是开始执行构造器的代码

    11、双亲委派模型:Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、ApplicationClassLoader。

    Bootstrap ClassLoader:启动类加载器,负责将$ Java_Home/lib下面的类库加载到内存中(比如rt.jar

    Extension ClassLoader:标准扩展(Extension)类加载器,它负责将$Java_Home /lib/ext或者由系统变量 java.ext.dir指定位置中的类库加载到内存中。

    ApplicationClassLoader:它负责将系统类路径(CLASSPATH)中指定的类库加载到内存中。开发者可以直接使用系统类加载器

    双亲委派模型是某个特定的类加载器在接到加载类的请求时,首先将加载任务委托给父类加载器,依次递归,如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回;只有父类加载器无法完成此加载任务时,才自己去加载。-----例如类java.lang.Object,它存在在rt.jar中,无论哪一个类加载器要加载这个类,最终都是委派给处于模型最顶端的Bootstrap ClassLoader进行加载,因此Object类在程序的各种类加载器环境中都是同一个类。相反,如果没有双亲委派模型而是由各个类加载器自行加载的话,如果用户编写了一个java.lang.Object的同名类并放在ClassPath中,那系统中将会出现多个不同的Object类,程序将混乱

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