JVM虚拟机面试题-补漏(资料整理)

参考：JVM中的数据类型
参考：JVM之数据类型
参考：Java对象结构及大小计算
参考：java对象结构
参考：深入理解 JVM 中的 returnAddress
参考：jvm的生命周期和java类的生命周期
参考：JVM 工作原理和流程
参考：JVM调优总结
参考：Java对象的四种引用类型
参考：JAVA后端知识点碎片化整理 基础篇（十三） 了解GC

1.JVM与实现原理

2.JVM生命周期

1.JVM实例的诞生

当一个程序启动，伴随的就是一个jvm实例的诞生，当这个程序关闭退出，这个jvm实例就随之消亡。如果在同一台机器上运行多个程序，将诞生相应数量的jvm实例，每个程序都有一个与之对应的jvm实例供其运行。任何一个拥有公开的（public）、静态的（static）、没有返回值（void）并且接受一个字符串数组参数（String[] args） 的main()函数的class都可以作为JVM实例运行的起点 。

2.JVM实例的运行

main()作为该程序初始线程的起点，任何其他线程均由该线程启动。JVM内部有两种线程：守护线程和非守护线程，main()属于非守护线程，守护线程通常由JVM自己使用，java程序也可以标明自己创建的线程是守护线程。java程序的初始线程 只就是运行main（）的线程，这个线程是非守护线程，只要还有任何非守护线程还在运行，那么jvm就存活着。

3.JVM实例的消亡

当程序中的所有非守护线程都终止时，JVM才退出；若安全管理器允许，程序也可以使用java.lang.Runtime类或者java.lang.System.exit()来退出。

3.JVM体系结构

4.JVM中有哪几种数据类型

JVM中的数据类型分为两类：原始类型和引用类型。既然有类型就会有对应类型的数值：原始值和引用值

1.原始类型

JVM中的原始类型有三类：数值类型、boolean类型和returnAddress类型。

1.数值类型

数值类型就是与我们常用的基本类型，其可以分为两大类：整数类型和浮点类型。

2.boolean类型

boolean类型只有2个值：true和false。编译后使用数字表示：1表示true，0表示false。

3.returnAddress类型

对于 JVM 来说，程序就是存储在方法区的字节码指令，而 returnAddress 类型的值就是指向特定指令内存地址的指针。

JVM支持多线程，每个线程有自己的程序计数器（pc register），而 pc 中的值就是当前指令所在的内存地址，即 returnAddress 类型的数据，当线程执行 native 方法时，pc 中的值为 undefined。

2.引用类型

需要注意引用类型的默认值是null，其表示一个引用不指向任何对象。

1.类类型

Class<A> 可以称之为A类的类型

2.数组类型

…

3.接口类型

interface和注解都是接口类型

5.一个Java空对象占多少空间

Class文件是一组以8字节为基础单位的二进制流（摘自《深入理解Java虚拟机（周志明）》）。

• 在32位系统下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是4字节，对象头为8字节。
• 在64位系统下，存放Class指针的空间大小是8字节，MarkWord是8字节，对象头为16字节。
• 64位开启指针压缩的情况下，存放Class指针的空间大小是4字节，MarkWord是8字节，对象头为12字节。
• 数组长度4字节+数组对象头8字节(对象引用4字节（未开启指针压缩的64位为8字节）+数组markword为4字节（64位未开启指针压缩的为8字节）)+对齐4=16字节。

静态属性不算在对象大小内。

这一块的内容还是推荐去看一下《深入理解Java虚拟机》

6.为什么把堆栈分开

• 从软件设计的角度看
  栈代表了处理逻辑，而堆代表了数据。这样分开，使得处理逻辑更为清晰。分而治之的思想。这种隔离、模块化的思想在软件设计的方方面面都有体现。

• 堆中的内容可以被多个栈共享
  这种共享的收益是很多的。一方面这种共享提供了一种有效的数据交互方式(如：共享内存)，另一方面，堆中的共享常量和缓存可以被所有栈访问，节省了空间。

• 动态增长
  栈因为运行时的需要，比如保存系统运行的上下文，需要进行地址段的划分。由于栈只能向上增长，因此就会限制住栈存储内容的能力。而堆不同，堆中的对象是可以根据需要动态增长的，因此栈和堆的拆分，使得动态增长成为可能，相应栈中只需记录堆中的一个地址即可。

• 面向对象就是堆和栈的完美结合
  其实，面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。但是，面向对象的引入，使得对待问题的思考方式发生了改变，而更接近于自然方式的思考。当我们把对象拆开，你会发现，对象的属性其实就是数据，存放在堆中；而对象的行为（方法），就是运行逻辑，放在栈中。我们在编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。不得不承认，面向对象的设计，确实很美。

7.什么是栈的起点和程序的起点

程序要运行总是有一个起点的。同C语言一样，java中的Main就是那个起点。无论什么java程序，找到main就找到了程序执行的入口

8.Java中的参数传递时传值呢？还是传引用？

程序运行永远都是在栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。
Java在方法调用传递参数时，因为没有指针，所以它都是进行传值调用,在运行栈中，基本类型和引用的处理是一样的，都是传值，所以，如果是传引用的方法调用，也同时可以理解为“传引用值”的传值调用，即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时，被传递的这个引用的值，被程序解释（或者查找）到堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用本身，即：修改的是堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。

9.对象引用类型分为哪几类

• 强引用（StrongReference）
  强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。 ps：强引用其实也就是我们平时A a = new A()这个意思。

• 软引用（SoftReference）
  如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存（下文给出示例）。
  软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收器回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

• 弱引用（WeakReference）
  弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程，因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。
  弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。

• 虚引用（PhantomReference）
  “虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

10.Java内存泄漏

在Java中，内存泄漏就是存在一些被分配的对象，这些对象有下面两个特点，首先，这些对象是可达的，即在有向图中，存在通路可以与其相连；其次，这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象。如果对象满足这两个条件，这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏，这些对象不会被GC所回收，然而它却占用内存。
参考:Java的内存泄漏

11.如何解决同时存在的对象创建和对象回收问题

垃圾回收线程GC是回收内存的，而程序运行线程则是消耗和分配内存的，一个回收内存，一个分配内存，从这个点看两者是矛盾的。

• 从现有的垃圾回收方式中，要进行垃圾回收前，一般都需要暂停整个应用（即：暂停内存分配），然后进行垃圾回收，回收完成后再继续应用。这种方式是最直接的，而且最有效的解决两种矛盾的方式。
  缺点：当堆空间支持增大时，垃圾回收的时间也将相应的持续增大，对应应用暂停的时间也会相应增大。一些相应时间要求很高的应用，比如最大暂停时间要求是好几百秒，那么当堆空间大于几个G时，就很有可能超过这个限制。

• 使用并发垃圾回收算法，使用这种算法，垃圾回收线程与程序运行线程同时运行，在这种方式下，解决了暂停的问题。
  缺点：因为需要在新生成对象的同时又要回收对象，算法复杂性会大大增加，系统的处理能力也会相应降低，同时“碎片”问题将会比较难以解决。