JVM常见面试题解析

总结了JVM一些经典面试题，分享出我自己的解题思路，希望对大家有帮助，有哪里你觉得不正确的话，欢迎指出，后续有空会更新。

1.什么情况下会发生栈内存溢出。

思路：描述栈定义，再描述为什么会溢出，再说明一下相关配置参数，OK的话可以给面试官手写是一个栈溢出的demo。

我的答案：

栈是线程私有的，他的生命周期与线程相同，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。 局部变量表又包含基本数据类型，对象引用类型

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常，方法递归调用产生这种结果。

如果Java虚拟机栈可以动态扩展，并且扩展的动作已经尝试过，但是无法申请到足够的内存去完成扩展，或者在新建立线程的时候没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那么Java虚拟机将抛出一个OutOfMemory 异常。 (线程启动过多)

参数 -Xss 去调整JVM栈的大小

2.详解JVM内存模型

思路：给面试官画一下JVM内存模型图，并描述每个模块的定义，作用，以及可能会存在的问题，如栈溢出等。

我的答案：

JVM内存结构

程序计数器： 当前线程所执行的字节码的行号指示器，用于记录正在执行的虚拟机字节指令地址，线程私有。

Java虚拟栈： 存放基本数据类型、对象的引用、方法出口等，线程私有。

Native方法栈： 和虚拟栈相似，只不过它服务于Native方法，线程私有。

Java堆： java内存最大的一块，所有对象实例、数组都存放在java堆，GC回收的地方，线程共享。

方法区： 存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据等。 （即永久带），回收目标主要是常量池的回收和类型的卸载，各线程共享

3.JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。 新生代中为什么要分为Eden和Survivor。

思路： 先讲一下JAVA堆，新生代的划分，再谈谈它们之间的转化，相互之间一些参数的配置（如： –XX:NewRatio，–XX:SurvivorRatio等），再解释为什么要这样划分，最好加一点自己的理解。

我的答案：

1）共享内存区划分

共享内存区 = 持久带 + 堆

持久带 = 方法区 + 其他

Java堆 = 老年代 + 新生代

新生代 = Eden + S0 + S1

2）一些参数的配置

默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ，可以通过参数 –XX:NewRatio 配置。

默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定)

Survivor区中的对象被复制次数为15(对应虚拟机参数 -XX:+MaxTenuringThreshold)

3)为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？

如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。 老年代很快被填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多,所以需要分为Eden和Survivor。

Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。

设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空； 等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生）

4. JVM中一次完整的GC流程是怎样的，对象如何晋升到老年代

思路：先描述一下Java堆内存划分，再解释Minor GC，Major GC，full GC，描述它们之间转化流程。

我的答案：

Java堆 = 老年代 + 新生代

新生代 = Eden + S0 + S1

当 Eden 区的空间满了， Java虚拟机会触发一次 Minor GC，以收集新生代的垃圾，存活下来的对象，则会转移到 Survivor区。

大对象（需要大量连续内存空间的Java对象，如那种很长的字符串） 直接进入老年态 ；

如果对象在Eden出生，并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且被Survivor容纳的话，年龄设为1，每熬过一次Minor GC，年龄+1， 若年龄超过一定限制（15），则被晋升到老年态 。即 长期存活的对象进入老年态 。

老年代满了而 无法容纳更多的对象 ，Minor GC 之后通常就会进行Full GC，Full GC 清理整个内存堆 – 包括年轻代和年老代 。

Major GC 发生在老年代的GC ， 清理老年区 ，经常会伴随至少一次Minor GC， 比Minor GC慢10倍以上 。

5.你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点。

思路：一定要记住典型的垃圾收集器，尤其cms和G1，它们的原理与区别，涉及的垃圾回收算法。

我的答案：

1）几种垃圾收集器：

Serial收集器：单线程的收集器，收集垃圾时，必须stop the world，使用复制算法。

ParNew收集器：Serial收集器的多线程版本，也需要stop the world，复制算法。

Parallel Scavenge收集器： 新生代收集器，复制算法的收集器，并发的多线程收集器，目标是达到一个可控的吞吐量。 如果虚拟机总共运行100分钟，其中垃圾花掉1分钟，吞吐量就是99%。

Serial Old收集器：是Serial收集器的老年代版本，单线程收集器，使用标记整理算法。

Parallel Old收集器：是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程，标记-整理算法。

CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器：是一种以获得最短回收停顿时间为目标的收集器， 标记清除算法，运作过程：初始标记，并发标记，重新标记，并发清除 ，收集结束会产生大量空间碎片。

G1收集器： 标记整理算法实现， 运作流程主要包括以下：初始标记，并发标记，最终标记，筛选标记 。 不会产生空间碎片，可以精确地控制停顿。

2）CMS收集器和G1收集器的区别：

CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；

G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器使用；

CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器；

G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间

CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片

G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。

6.简单说说你了解的类加载器，可以打破双亲委派么，怎么打破。

思路：先说明一下什么是类加载器，可以给面试官画个图，再说一下类加载器存在的意义，说一下双亲委派模型，最后阐述怎么打破双亲委派模型。

我的答案：

1) 什么是类加载器？

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，转为Class对象。

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）： 由C++语言实现（针对HotSpot）,负责将存放在<JAVA_HOME>\lib目录或-Xbootclasspath参数指定的路径中的类库加载到内存中。

其他类加载器： 由Java语言实现，继承自抽象类ClassLoader。 如：

扩展类加载器（Extension ClassLoader）： 负责加载<JAVA_HOME>\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。

2）双亲委派模型

双亲委派模型工作过程是：

如果一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器完成。 每个类加载器都是如此，只有当父加载器在自己的搜索范围内找不到指定的类时（即ClassNotFoundException），子加载器才会尝试自己去加载。

双亲委派模型图：

3）为什么需要双亲委派模型？

在这里，先想一下，如果没有双亲委派，那么用户是不是可以 自己定义一个java.lang.Object的同名类 ， java.lang.String的同名类 ，并把它放到ClassPath中,那么 类之间的比较结果及类的唯一性将无法保证 ，因此，为什么需要双亲委派模型？ 防止内存中出现多份同样的字节码

4）怎么打破双亲委派模型？

打破双亲委派机制则不仅 要继承ClassLoader 类，还要 重写loadClass和findClass 方法。

7.怎么打出线程栈信息。

思路：可以说一下jps，top ，jstack这几个命令，再配合一次排查线上问题进行解答。

我的答案：

输入jps，获得进程号。

top -Hp pid 获取本进程中所有线程的CPU耗时性能

jstack pid命令查看当前java进程的堆栈状态

或者 jstack -l > /tmp/output.txt 把堆栈信息打到一个txt文件。

可以使用fastthread 堆栈定位，http://fastthread.io/

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