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JVM部分(重要)

JVM部分(重要)

作者: 久伴_不离 | 来源:发表于2019-05-27 16:48 被阅读0次

1.说一下 jvm 的主要组成部分?及其作用?

答:

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)

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


2.说一下 jvm 运行时数据区?

不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同,但都会遵从 Java 虚拟机规范, Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分:

程序计数器(Program Counter Register):当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解析器的工作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、线程恢复等基础功能,都需要依赖这个计数器来完成

Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks):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(Native Method Stack):与虚拟机栈的作用是一样的,只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的,而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的

Java 堆(Java Heap):Java 虚拟机中内存最大的一块,是被所有线程共享的,几乎所有的对象实例都在这里分配内存

方法区(Methed Area):用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据


3.说一下堆栈的区别?

功能方面:堆是用来存放对象的,栈是用来执行程序的

共享性:堆是线程共享的,栈是线程私有的

空间大小:堆大小远远大于栈


4.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


5.什么是双亲委派模型?

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\lib\ext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


6.说一下类加载的执行过程?

类装载分为以下 5 个步骤:

加载:根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入

检查:检查加载的 class 文件的正确性

准备:给类中的静态变量分配内存空间

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

初始化:对静态变量和静态代码块执行初始化工作


7.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


8.java 中都有哪些引用类型?

强引用:发生 gc 的时候不会被回收

软引用:有用但不是必须的对象,在发生内存溢出之前会被回收

弱引用:有用但不是必须的对象,在下一次GC时会被回收

虚引用(幽灵引用/幻影引用):无法通过虚引用获得对象,用 PhantomReference 实现虚引用,虚引用的用途是在 gc 时返回一个通知


9.说一下 jvm 有哪些垃圾回收算法?

标记-清除算法:标记无用对象,然后进行清除回收。缺点:效率不高,无法清除垃圾碎片

标记-整理算法:标记无用对象,让所有存活的对象都向一端移动,然后直接清除掉端边界以外的内存

复制算法:按照容量划分二个大小相等的内存区域,当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上,然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点:内存使用率不高,只有原来的一半

分代算法:根据对象存活周期的不同将内存划分为几块,一般是新生代和老年代,新生代基本采用复制算法,老年代采用标记整理算法


10.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


11.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


12.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


13.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


14.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


15.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


16.JVM三大性能调优参数,JVM 几个重要的参数?

-Xms:设置初始分配大小,默认为物理内存的“1/64”

-Xmx:最大分配内存,默认为物理内存的“1/4”

-Xss规定了每个线程堆栈的大小。一般情况下256K是足够了。影响了此进程中并发线程数大小。

在整个堆内存的调整策略之中,有经验的人基本只会调整两个参数:“-Xmx”(最大内存)、“-Xms”(初始化内存)。如果要取得这些内存的整体信息,直接利用Runtime类即可;

在很多情况下,-Xms和-Xmx设置成一样的。这么设置,是因为当Heap不够用时,会发生内存抖动,影响程序运行稳定性。


17.JVM内存管理,JVM的常见的垃圾收集器,G1垃圾收集器。GC调优,Minor GC ,Full GC 触发条件

图的上下半区分别指的是,新生代和老年代其中连线的意思是,这些垃圾收集器之间可以配合使用

一共有7种

1. Serial 收集器(新生代)

    Serial 即串行的意思,也就是说它以串行的方式执行,它是单线程的收集器,只会使用一个线程进行垃圾收集工作,GC 线程工作时,其它所有线程都将停止工作。使用复制算法收集新生代垃圾。

    它的优点是简单高效,在单个 CPU 环境下,由于没有线程交互的开销,因此拥有最高的单线程收集效率,所以,它是 Client 场景下的默认新生代收集器。

    显式的使用该垃圾收集器作为新生代垃圾收集器的方式:-XX:+UseSerialGC

2. ParNew 收集器(新生代)

    就是 Serial 收集器的多线程版本,但要注意一点,ParNew 在单核环境下是不如 Serial 的,在多核的条件下才有优势。使用复制算法收集新生代垃圾。

    Server 场景下默认的新生代收集器,除了性能原因外,主要是因为除了 Serial 收集器,只有它能与 CMS 收集器配合使用。

    显式的使用该垃圾收集器作为新生代垃圾收集器的方式:-XX:+UseParNewGC

3. Parallel Scavenge 收集器(新生代)

    同样是多线程的收集器,其它收集器目标是尽可能缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间,而它的目标是提高吞吐量(吞吐量 = 运行用户程序的时间 / (运行用户程序的时间 + 垃圾收集的时间))。

    停顿时间越短就越适合需要与用户交互的程序,良好的响应速度能提升用户体验。而高吞吐量则可以高效率地利用 CPU     时间,尽快完成程序的运算任务,适合在后台运算而不需要太多交互的任务。

    使用复制算法收集新生代垃圾。

    显式的使用该垃圾收集器作为新生代垃圾收集器的方式:-XX:+UseParallelGC

4. Serial Old 收集器(老年代)

    Serial 收集器的老年代版本,Client 场景下默认的老年代垃圾收集器。使用标记-整理算法收集老年代垃圾。

    显式的使用该垃圾收集器作为老年代垃圾收集器的方式:-XX:+UseSerialOldGC

5. Parallel Old 收集器(老年代)

    Parallel Scavenge 收集器的老年代版本。

    在注重吞吐量的场景下,可以采用 Parallel Scavenge + Parallel Old 的组合。使用标记-整理算法收集老年代垃圾。

    显式的使用该垃圾收集器作为老年代垃圾收集器的方式:-XX:+UseParallelOldGC

6. CMS 收集器(老年代)

    CMS(Concurrent Mark Sweep),收集器几乎占据着 JVM 老年代收集器的半壁江山,它划时代的意义就在于垃圾回收线程几乎能做到与用户线程同时工作。使用标记-清除算法收集老年代垃圾。

工作流程主要有如下 4 个步骤:

    初始标记: 仅仅只是标记一下 GC Roots 能直接关联到的对象,速度很快,需要停顿(Stop-the-world)

    并发标记: 进行 GC Roots Tracing 的过程,它在整个回收过程中耗时最长,不需要停顿

    重新标记: 为了修正并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,需要停顿(Stop-the-world)

并发清除: 清理垃圾,不需要停顿

    在整个过程中耗时最长的并发标记和并发清除过程中,收集器线程都可以与用户线程一起工作,不需要进行停顿。

    但 CMS 收集器也有如下缺点:

        吞吐量低

        无法处理浮动垃圾

        标记 - 清除算法带来的内存空间碎片问题

    显式的使用该垃圾收集器作为老年代垃圾收集器的方式:-XX:+UseConcMarkSweepGC

7.G1 收集器(新生代 + 老年代)

    G1(Garbage-First),它是一款面向服务端应用的垃圾收集器,在多 CPU 和大内存的场景下有很好的性能。HotSpot 开发团队赋予它的使命是未来可以替换掉 CMS 收集器。使用复制 + 标记 - 整理算法收集新生代和老年代垃圾。

    G1 把堆划分成多个大小相等的独立区域(Region),新生代和老年代不再物理隔离。

    显式的使用该垃圾收集器作为老年代垃圾收集器的方式:-XX:+UseG1GC


Java内存模型

Java垃圾回收机制

jvm怎样 判断一个对象是否可回收,怎样的对象才能作为GC root

OOM说一下?怎么排查?哪些会导致OOM? OOM出现在什么时候

什么是Full GC?GC? major GC? stop the world

描述JVM中一次full gc过程。

JVM中类加载机制,类加载过程,什么是双亲委派模型?,类加载器有哪些

如何判断是否有内存泄露?定位 Full GC 发生的原因,有哪些方式?


未完待续。。。。将不定时更新

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