Java面试知识点解析-13 ——JVM篇

借参加过的多场Java开发面试,应聘岗位均为Java开发方向,在不断的面试中,又仔细对Java知识点进行复习和总结,也算是重新学习一下Java吧。

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7)双亲委派模型(Parent Delegation Model)?

解析:类的加载过程采用双亲委派机制,这种机制能更好的保证 Java 平台的安全性

答:类加载器 ClassLoader 是具有层次结构的,也就是父子关系,其中,Bootstrap 是所有类加载器的父亲,如下图所示:

该模型要求除了顶层的 Bootstrap class loader 启动类加载器外,其余的类加载器都应当有自己的父类加载器。子类加载器和父类加载器不是以继承(Inheritance)的关系来实现,而是通过组合(Composition)关系来复用父加载器的代码。每个类加载器都有自己的命名空间(由该加载器及所有父类加载器所加载的类组成,在同一个命名空间中,不会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类;在不同的命名空间中,有可能会出现类的完整名字(包括类的包名)相同的两个类)

面试官:双亲委派模型的工作过程?

答:

1.当前 ClassLoader 首先从自己已经加载的类中查询是否此类已经加载,如果已经加载则直接返回原来已经加载的类。

每个类加载器都有自己的加载缓存,当一个类被加载了以后就会放入缓存,
等下次加载的时候就可以直接返回了。

2.当前 ClassLoader 的缓存中没有找到被加载的类的时候,委托父类加载器去加载,父类加载器采用同样的策略,首先查看自己的缓存,然后委托父类的父类去加载,一直到 bootstrap ClassLoader.

当所有的父类加载器都没有加载的时候,再由当前的类加载器加载,并将其放入它自己的缓存中,以便下次有加载请求的时候直接返回。

面试官:为什么这样设计呢?

解析:这是对于使用这种模型来组织累加器的好处

答:主要是为了安全性,避免用户自己编写的类动态替换 Java 的一些核心类,比如 String,同时也避免了重复加载,因为 JVM 中区分不同类,不仅仅是根据类名,相同的 class 文件被不同的 ClassLoader 加载就是不同的两个类,如果相互转型的话会抛java.lang.ClassCaseException.

8)JVM 内存划分:

在这里插入图片描述
答:

  • 方法区(线程共享):各个线程共享的一个区域,用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然 Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却又一个别名叫做 Non-Heap(非堆),目的应该是与 Java 堆区分开来。

    • 运行时常量池:是方法区的一部分,用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。
  • 堆内存(线程共享):所有线程共享的一块区域,垃圾收集器管理的主要区域。目前主要的垃圾回收算法都是分代收集算法,所以 Java 堆中还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等,默认情况下新生代按照8:1:1的比例来分配。根据 Java 虚拟机规范的规定,Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘一样。

  • 程序计数器: Java 线程私有,类似于操作系统里的 PC 计数器,它可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果线程正在执行的是一个 Java 方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是 Native 方法,这个计数器值则为空(Undefined)。此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

  • 虚拟机栈(栈内存):Java线程私有,虚拟机展描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的时候,都会创建一个栈帧用于存储局部变量、操作数、动态链接、方法出口等信息;每个方法调用都意味着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程;

  • 本地方法栈 :和Java虚拟机栈的作用类似,区别是该区域为 JVM 提供使用 native 方法的服务

9)对象分配规则?

答:

  • 对象优先分配在Eden区,如果Eden区没有足够的空间时,虚拟机执行一次Minor GC。

  • 大对象直接进入老年代(大对象是指需要大量连续内存空间的对象)。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝(新生代采用复制算法收集内存)。

  • 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄计数器,如果对象经过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区,之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1,知道达到阀值对象进入老年区。

  • 动态判断对象的年龄。如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半,年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代。

  • 空间分配担保。每次进行Minor GC时,JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小,如果这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC,如果小于检查HandlePromotionFailure设置,如果true则只进行Monitor GC,如果false则进行Full GC。

10)Java 的内存模型:

答:
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Java 虚拟机规范中试图定义一种 Java 内存模型(Java Memory Model, JMM)来屏蔽掉各层硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让 Java 程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。

Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存(Main Memory)中。每条线程还有自己的工作内存(Working Memory),线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝,线程对变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在主内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间的变量值的传递均需要通过主内存来完成,线程、主内存、工作内存三者的关系如上图。

面试官:两个线程之间是如何通信的呢?

答:在共享内存的并发模型里,线程之间共享程序的公共状态,线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信,典型的共享内存通信方式就是通过共享对象进行通信。
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例如上图线程 A 与 线程 B 之间如果要通信的话,那么就必须经历下面两个步骤:

1.首先,线程 A 把本地内存 A 更新过得共享变量刷新到主内存中去
2.然后,线程 B 到主内存中去读取线程 A 之前更新过的共享变量

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消息传递的并发模型里,线程之间没有公共状态,线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信,在 Java 中典型的消息传递方式就是 wait() 和 notify()。


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