JVM面试题---2020迎战java虚拟机
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2020-07-23 09:56:42
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1. Java内存区域是什么样的？
Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把他所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。
Java 虚拟机规范将 JVM 所管理的内存分为以下几个运行时数据区 ：
JDK8 之前，Hotspot 中方法区的实现是永久代（Perm）
JDK8 开始使用元空间（Metaspace），以前永久代所有内容的字符串常量移至堆内存，其他内容移至元空间，元空间直接在本地内存分配。
2. 说一下 JVM 运行时数据区？
Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有些区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则是依赖线程的启动和结束而建立和销毁。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：
1、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；
2.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；
3、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；
4、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；
5、元数据区（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. Java会存在内存泄漏吗？请简单描述？
1、内存泄漏是指不再被使用的对象或者变量一直被占据在内存中。理论上来说，Java是有GC垃圾回收机制的，也就是说，不再被使用的对象，会被GC自动回收掉，自动从内存中清除;
2、但是，即使这样，Java也还是存在着内存泄漏的情况，java导致内存泄露的原因很明确：长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，尽管短生命周期对象已经不再需要，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收，这就是java中内存泄露的发生场景；
4. 简述Java垃圾回收机制？
在java中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在JVM中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前堆内存不足时，才会触发执行，扫面那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合中，进行回收。
5. 什么样的对象会被当做垃圾回收？
当一个对象的地址没有变量去引用时，该对象就会成为垃圾对象，垃圾回收器在空闲的时候会对其进行内存清理回收。
6. 如何判断对象是否可以被回收？
垃圾收集器在做垃圾回收的时候，首先需要判定的就是哪些内存是需要被回收的，哪些对象是存活的，是不可以被回收的；哪些对象已经死掉了，需要被回收。一般有两种方法来判断：
1、引用计数器法：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；
2、可达性分析算法：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。
7. 怎样通知垃圾收集器回收对象？
可以调用 System 类的静态方法 gc()，通知垃圾收集器去清理垃圾，但不能保证收集动作立即执行，具体的执行时间取决于垃圾收集的算法；
8. finalize()方法什么时候被调用？
垃圾回收器（garbage colector）决定回收某对象时，就会运行该对象的finalize()方法；在垃圾回收器执行时会调用被回收对象的finalize()方法，可以覆盖此方法来实现对其资源的回收。注意：一旦垃圾回收器准备释放对象占用的内存，将首先调用该对象的finalize()方法，并且下一次垃圾回收动作发生时，才真正回收对象占用的内存空间；
9. 析构函数(finalization)的目的是什么？
在某些很特殊的情况下，比如你调用了一些native的方法(一般是C写的)，可以要在finaliztion里去调用C的释放函数。
10. 垃圾回收的优点？
1、java语言最显著的特点就是引入了垃圾回收机制，它使java程序员在编写程序时不再考虑内存管理的问题；
2、由于有这个垃圾回收机制，java中的对象不再有“作用域”的概念，只有引用的对象才有“作用域”；
3、垃圾回收机制有效的防止了内存泄露，可以有效的使用可使用的内存；
11. 垃圾回收的原理？
1、垃圾回收器通常作为一个单独的低级别的线程运行，在不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或很长时间没有用过的对象进行清除和回收；
2、程序员不能实时的对某个对象或所有对象调用垃圾回收器进行垃圾回收；
12. 常用垃圾回收机制有哪些？
13. 垃圾回收器的基本原理是什么？
1、对于GC来说，当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。
2、通常，GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可达的"，哪些对象是"不可达的"。当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就有责任回收这些内存空间。
14. 垃圾回收器可以马上回收内存吗？
垃圾回收器通常作为一个单独的低级别的线程运行，在不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或很长时间没有用过的对象进行清除和回收。
15. 可以主动通知虚拟机进行垃圾回收吗？
可以手动执行System.gc()，通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。
16. 在Java中，对象什么时候可以被垃圾回收？
1、当对象对当前使用这个对象的应用程序变得不可触及的时候，这个对象就可以被回收了。
2、垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。
17. JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗？
1、垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因；
2、Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区；
18. JDK8为什么要使用元空间取代永久代？
1、字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出；
2、类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出；
3、永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低；
4、将 HotSpot 与 JRockit 合二为一；
19. JVM 有哪些垃圾回收算法？
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
20. JVM 有哪些垃圾回收器？
如果说垃圾收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。用于回收新生代的收集器包括Serial、PraNew、Parallel Scavenge，回收老年代的收集器包括Serial Old、Parallel Old、CMS，还有用于回收整个Java堆的G1收集器。不同收集器之间的连线表示它们可以搭配使用。
1、Serial收集器（复制算法): 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效；
2、ParNew收集器 (复制算法): 新生代收并行集器，实际上是Serial收集器的多线程版本，在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现；
3、Parallel Scavenge收集器 (复制算法): 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 = 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)，高吞吐量可以高效率的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，适合后台应用等对交互相应要求不高的场景；
4、Serial Old收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本；
5、Parallel Old收集器 (标记-整理算法)： 老年代并行收集器，吞吐量优先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；
6.CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）： 老年代并行收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿的特点，追求最短GC回收停顿时间。
7.G1(Garbage First)收集器 (标记-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是：G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代，老年代)，而前六种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。
21. 新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？
1、新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
2、老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS
3、整堆回收器：G1
4、区别：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。
22. 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。
23. Java 中都有哪些引用类型？这些引用类型什么时候被回收？
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；
24. 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：
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。
25. 简述java内存分配策略？
对象的内存分配通常是在 Java 堆上分配（随着虚拟机优化技术的诞生，某些场景下也会在栈上分配，后面会详细介绍），对象主要分配在新生代的 Eden 区，如果启动了本地线程缓冲，将按照线程优先在 TLAB 上分配。少数情况下也会直接在老年代上分配。总的来说分配规则不是百分百固定的，其细节取决于哪一种垃圾收集器组合以及虚拟机相关参数有关，但是虚拟机对于内存的分配还是会遵循以下几种普世规则：
1、对象优先在 Eden 区分配
2、大对象直接进入老年代
3、长期存活对象将进入老年代
26. 什么是Minor GC、Major GC/Full GC？
Minor GC 是指发生在新生代的 GC，因为 Java 对象大多都是朝生夕死，所有 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也非常快；
Major GC/Full GC 是指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 通常会伴随至少一次 Minor GC。Major GC 的速度通常会比 Minor GC 慢 10 倍以上。
27. 简述java类加载机制？
类加载的步骤为，加载 -> 验证 -> 准备 -> 解析 -> 初始化。
28. 什么是类加载器，类加载器有哪些？
实现通过类的权限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。
主要有一下四种类加载器:
29. JVM加载Class文件的原理机制？
Java中的所有类，都需要由类加载器装载到JVM中才能运行。类加载器本身也是一个类，而它的工作就是把class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时候，我们几乎不需要关心类的加载，因为这些都是隐式装载的，除非我们有特殊的用法，像是反射，就需要显式的加载所需要的类。
类装载方式，有两种 ：
Java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类(像是基类)完全加载到jvm中，至于其他类，则在需要的时候才加载。这当然就是为了节省内存开销。
30. JVM 调优的工具有哪些？
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。
31. 什么是双亲委派模型？
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。
当一个类收到了类加载请求时，不会自己先去加载这个类，而是将其委派给父类，由父类去加载，如果此时父类不能加载，反馈给子类，由子类去完成类的加载。
32. 对象创建过程是什么样的？
1、JVM 会先去方法区找有没有所创建对象的类存在，有就可以创建对象了，没有则把该类加载到方法区；
2、在创建类的对象时，首先会先去堆内存中分配空间；
3、当空间分配完后，加载对象中所有的非静态成员变量到该空间下；
4、所有的非静态成员变量加载完成之后，对所有的非静态成员进行默认初始化；
5、所有的非静态成员默认初始化完成之后，调用相应的构造方法到栈中；
6、在栈中执行构造函数时，先执行隐式，再执行构造方法中书写的代码；
7、执行顺序：静态代码库，构造代码块，构造方法；
8、当整个构造方法全部执行完，此对象创建完成，并把堆内存中分配的空间地址赋给对象名；
33. 方法区内存溢出怎么处理？
在 jdk 1.7 及之前版本出现内存溢出的处理办法：
HotSpot 版的 Java 虚拟机在 JDK 1.8 之后取消了永久代，改为元空间，类的元信息被存储在元空间中。元空间没有使用堆内存，而是与堆不相连的本地内存区域。所以，理论上系统可以使用的内存有多大，元空间就有多大，所以不会出现永久代存在时的内存溢出问题。
转载自 blog.csdn.net/qq_38132105/article/details/107476499