JVM探究Native

Java虚拟机(jvm)面试会问到的面试题。

  1. 请你谈谈你对JVM的理解?Java8虚拟机和之前的变化更新?
    java语言的一个特点就是平台无关性(一个项目可以在多个操作系统执行),jVM就是实现这一特点的关键。
    因为JVM又在操作系统上再建了一个操作系统。
  2. 什么是OOM,什么事栈溢出StackOverFlowError?怎么分析?
  3. JVM的常用调优参数有哪些?
  4. 内存快照如何抓取,怎么分析Dump文件?
  5. 谈谈JVM中,了类加载器你的认识?

JVM知识点

  1. JVM的位置
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  2. JVM的体系结构
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  3. 类加载器
    作用:加载Class文件
    启动类加载器:加载JVM运行以来的jar包
    扩展类加载器:加载jdk=>jvm里面lib目录中的ext中的jar包
    应用程序类加载器:根据ClassPath指定路径,寻找应用程序所有加载class字节码文件,从字节码文件中加载类型对应的class对象、
    类从被加载到虚拟机内存中开始,到卸载出内存为止,它的生命周期:
    加载,验证,准备,解析,初始化,使用,卸载
    其中只有加载、验证、准备、初始化、和卸载这5个阶段的顺序是确定的。
    详细说明:链接

  4. 双亲委派机质
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  • Bootstrap classLoader:主要负责加载核心的类库(java.lang.*等),构造ExtClassLoader和APPClassLoader。
  • ExtClassLoader:主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar。
  • AppClassLoader:主要负责加载应用程序的主函数类
    这种设计有个好处是,如果有人想替换系统级别的类:String.java。篡改它的实现,但是在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了,所以并不会再去加载,从一定程度上防止了危险代码的植入。
  1. 沙箱安全机质
    Java安全模型的核心就是Java沙箱(sandbox),什么是沙箱?沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中,并且严格限制代码对本地系统资源访问,通过这样的措施来保证对代码的有效隔离,防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问,那系统资源包括什么?——CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。
    详细说明:
  2. Native

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native是一个计算机函数,一个Native Method就是一个Java调用非Java代码的接口。方法的实现由非Java语言实现,比如C或C++。
native:凡是代理native关键字的,说明java的作用范围达不到了,回去调用底层c语言的ku!
会进入本地方法栈
调用本地接口 JNI
JNI作用:扩展Java的使用,融合不同的编程语言为Java使用!最初:C,C++。
Java诞生的时候C,C++横行,想要立足,必须要调有C,C++的程序。
它在内存区域中专门开辟了一块标记区域:Native Method Stack ,登记native方法
在最终执行的时候,加载本地方法库中的方法通过JNI
使用:Java程序驱动打印机,管理系统会用到。企业级应用中较为少见。

  1. PC寄存器
    程序计数器:Program Counter Register
    每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向像一条指令的地址,也即将要执行的指令代码),在执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计
  2. 方法区
    Method Area方法区
    方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法,如构造函数,接口代码也在此定义,简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享区间;
    静态变量,常量,类信息(构造方法,接口定义),运行时的常量池都存在方法区中,但是实例变量存在堆内存中,和方法区无关。
    static final Class,常量池

  3. 栈:数据结构
    程序=数据结构+算法 持续学习~
    程序=框架+业务逻辑:吃饭~
    栈:先进后出,后进先出
    队列:先进先出 (FIFO:First Input First Output)
    程序正在执行的方法,一定在栈的顶部。
    喝多了吐就是栈,吃多了拉就是队列

栈:也有别的名字,栈内存,主管程序的运行,生命周期和线程同步;
线程结束,栈内存也就释放了,对于栈来说,不存在垃圾回收问题
一旦线程结束,栈就Over!

栈里面会放:8大基本类型+对象引用+实例的方法

栈运行原理:栈帧
栈满了会报错:StackOverflowError

栈+堆+方法区:交互关系
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  1. 三种JVM
  • Sun公司 HotSpot Java HotSpot™ 64-Bit Server VM (build 25.251-b08, mixed mode)
  • BEA Jrockit
  • IBM J9 VM

平时用的是:HotSpot

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  1. Heap,一个JVM只有一个堆内存,堆内存的大小是可以调节的。
    类加载器读取了类文件后,一般会把什么东西放到堆中?
    类,方法,常量,变量,所有引用类型的真实对象;

堆内存中细分为三块区域:

  • 新生区(伊甸园区)Young/New
  • 养老区 old
  • 永久区 Perm

GC垃圾回收,主要是在伊甸园区和养老区~
内存满了,就会提示OOM这个报错。堆内存不够!java.lang
.OutOfMemoryError:Java heap space
在jdk1.8以后,永久存储区改了名字(元空间)。
12. 新生区,老年区
新生区:

  • 类:诞生和成长的地方,甚至死亡
  • 伊甸园,所有的对象都是在伊甸园区new出来的!
  • 幸存者区(0,1)
    老年区:
  • 新生区剩下来,会到这。
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    真理:经过研究,99%的对象都是临时对象!
  1. 永久区
    永久区:
    这个区域常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据,存储的是Java运行时的一些环境或类信息,这个区域不存在垃圾回收!关闭VM虚拟机就会释放这个区域的内存。

什么情况下,永久区会崩:
一个启动类,加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用,大量动态生成的反射类。不断的被加载。直到内充满,就会出现OOM;

  • jdk1.6之前:永久代,常量池是在方法区
  • jdk1.7 :永久代,但是慢慢的退化了,去永久代,常量池在堆中
  • jdk1.8之后:永久代,常量池在元空间

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元空间:逻辑上存在:物理上不存在
在一个项目中,突然出现OOM故障,该怎么排除:

  • 能够看到代码第几行出错:内存快照分析工具,MAT,Jprofiler
  • Dubug,一行行分析代码!
    MAT,Jprofiler作用
  • 分析Dump内存文件,快速定位内存泄漏;
  • 获得堆中的数据

  • profiler
  1. 堆内存调优
    GC:垃圾回收
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    JVM在进行GC时,并不是堆这三个区域统一回收。大部分时候,回收都是新生代
  • 新生代
  • 幸存区
  • 老年区
    GC两种类:轻GC(普通的GC),重GC(全局GC)
  1. 常用算法:

GC题目:

  • JVM的内存模型和分区~详细到每个分区?
  • 堆里面的分区有哪些?Eden,form,to,老年区,说说他们的特点!
  • GC的算法有哪些?标记清除法,标记压缩,复制算法,引用计数器,怎么用的?
  • 轻GC和重GC分别在什么时候发生?

引用计数法:
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复制算法:
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每次GC都会将Eden活的对象移到幸存区中,一但新生区被GC后,就会是空的。

幸存区,空的是to

当一个对象经历了15次GC,都还没有死
-XX:-XX:MaxTenuringThreshold=5
通过这个参数可以设定进入养老区的时间

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  • 好处:没有内存的碎片
  • 坏处:浪费了内存空间,多了一半空间永远是空to。假设对象100%存活(极端情况)

复制算法最佳使用场景:对象存活度较低的时候:新生区~

标记清除算法:
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  • 优点:不需要额外的空间!
  • 缺点:两次扫描,严重浪费时间,会产生内存碎片。

标记清除压缩:
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16. 总结
内存效率:复制算法>标记清除算法>标记压缩算法(时间复杂度)
内存整齐度:复制算法=标记压缩算法>标记清除算法
内存利用率:标记压缩算法=标记清除算法>复制算法

思考一个问题:难道没有最优算法吗?
没有最好的算法,只有最合适的算法。------->GC:分析收集算法

年轻代:

  • 存活率低
  • 复制算法

老年代:

  • 区域大:存活率高
  • 标记清除+标记压缩混合 实现

短时间学习JVM,不现实,要深究,必须要下去花时间,混合多看面试题,以及《深入理解JVM》
但是,

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