Java虚拟机

运行时数据区中包含哪些区域？哪些线程共享？哪些线程独享？

Java 创建一个对象的过程？

• 检查类是否已经被加载
• 为对象分配内存空间
• 为分配的内存空间初始化零值（为对象字段设置零值）
• 对对象进行其它设置（设置对象头）
• 执行构造方法

如何访问对象？

• 使用句柄的方式
• 使用直接指针的方式

Java 内存模型的原子性、可见性和有序性是通过哪些操作实现的？

• 原子性：synchronized
• 可见性：volatile
• 有序性：volatile和synchronized

什么是双亲委派机制？有什么作用？

Java的类加载器：AppClassLoader -> ExtClassLoader -> BootStrapClassLoader

每一种类加载器都有自己的加载目录，Java中的AppClassLoader、ExtClassLoader 都继承了URLClassLoader，URLClassLoader继承了SecureClassLoader，SecureClassLoader又继承了ClassLoader，每个类加载器对他加载过的类，都是有一个缓存的：

双亲委派：向上委托查找，向下委托，作用：保护Java的层的类不会被应用程序覆盖

核心代码：

protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve)
    throws ClassNotFoundException
{
    synchronized (getClassLoadingLock(name)) {
        // First, check if the class has already been loaded
        Class<?> c = findLoadedClass(name);
        if (c == null) {
            long t0 = System.nanoTime();
            try {
                if (parent != null) {
                    c = parent.loadClass(name, false);
                } else {
                    c = findBootstrapClassOrNull(name);
                }
            } catch (ClassNotFoundException e) {
                // ClassNotFoundException thrown if class not found
                // from the non-null parent class loader
            }

            if (c == null) {
                // If still not found, then invoke findClass in order
                // to find the class.
                long t1 = System.nanoTime();
                c = findClass(name);

                // this is the defining class loader; record the stats
                sun.misc.PerfCounter.getParentDelegationTime().addTime(t1 - t0);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClassTime().addElapsedTimeFrom(t1);
                sun.misc.PerfCounter.getFindClasses().increment();
            }
        }
        if (resolve) {
            resolveClass(c);
        }
        return c;
    }
}

Java类加载的全过程是怎么样的？

类加载过程：加载 -> 连接 -> 初始化 -> 使用 -> 卸载

1. 加载：把Java的字节码数据加载到JVM内存当中，并映射成JVM认可的数据结构
2. 连接：可以分为三个小的阶段：
   • 验证：检查加载到的字节码信息是否符合JVM规范
   • 准备：创建类或接口的静态变量，并赋初始值，半初始化状态
   • 解析：将符号引用转为直接引用
3. 初始化：创建对象

你了解分代理论吗？

目前绝大部分的JJVM，在针对对象进行垃圾收集的时候，会将对象熬过垃圾收集的次数，视为对象的年龄，依次将对象至少划分为新生代和老年代。分代收集理论基于以下三种假说和经验法则：

• 弱分代假说

  绝大数对象，在第一次垃圾收集时就会被回收，按照经验法则，这个值高达百分之九十八

• 强分代假说

  熬过越多次收集过程的对象就越难以消亡

• 跨代引用假说

  该假说认为只会存在很少的跨代引用。因为只要经过一些次数的垃圾收集，即使还存在跨代引用，新生代会变成老年代，跨代引用也就自然小时了，所以跨代引用的数量不会多

Java堆分为新生代和老年代，针对收集对象处于哪一代，一共有以下四种收集方式：

• 部分收集
• 新生代收集（Minor GC/Young GC），只收集新生代垃圾对象
• 老年代收集（Major GC/Old GC），只收集老年代垃圾对象，目前只有CMS收集器会单独收集老年代对象
• 混合收集（Mixed GC），收集来自整个新生代以及部分老年代中的垃圾对象，目前只有G1会有这种行为
• 整堆收集（Full GC）：收集整个Java堆和方法区的垃圾收集

JDK 中有几种引用类型？分别的特点是什么？

在JDK1.2之前，一个对象只有“被引用”或者“未被引用”两种状态，但这种描述方式不能满足所有的场景，譬如我们希望描述一类对象：当内存空间还足够时，能保留在内存之中，如果内存空间在垃圾收集器后仍然非常警长，那就可以抛弃这些对象，这个时候就需要对引用的概念进行扩充。

引用类型	定义	特点
强引用（Strong Reference）	通过new关键赋值的引用	只要强引用关系还存在，垃圾收集器永远不会回收掉引用的对象
软引用（Soft Reference）	还有用，但非必须的对象	内存不够时一定会被GC，长期不用也会被GC
弱引用（Weak Reference）	非必须对象	被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾收集发生为止。无论当前内存是否足够，都会回收
虚引用（Phantom Reference）	“幽灵引用”或者“幻影引用”	对象被垃圾收集器回收时收到一个系统通知

一个对象从加载到JVM，再到GC清除，都经历了什么过程？

详细步骤说明：

1. 用户创建一个对象，JVM首先需要到方法区去找对象的类型信息，然后再创建对象。

2. JVM要实例化一个对象，首先要在堆中先创建一个对象 -> 半初始化状态

3. 对象首先会分配在堆内存中新生代的Eden区，然后经过一次Minor GC，对象如果存活，就会进入S区，在后续的每次GC中，如果对象一直存活，就会在S区来回拷贝，每移动一次，年龄加1，年龄最大值是15，默认就是最大年龄是15。超过年龄先之后，对象转入老年代。

4. 当方法执行结束后，栈中的指针会先移除掉。

5. 堆中的对象，经过Full GC就会被标记为垃圾，然后被GC线程清理掉。

怎么样确定一个对象不是垃圾？

有两种定位垃圾的方式：

1. 引用计数法：这种方式是给堆内存当中的每个对象记录一个引用个数，引用个数为0的就认为是垃圾。这是早期JDK采用的方式，引用计数无法解决循环引用的问题
2. 根可达算法：这种方式是在内存中，从引用根对象向下一直找引用，找不到的对象就是垃圾

什么是GC Root？

• 在虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等。
• 在方法区中类静态属性引用的对象，譬如Java类的引用类型静态变量
• 在方法区中常量引用的对象，譬如字符串常量池里的引用。
• 在本地方法栈中JNI（即通常所说的Native方法）引用的对象
• Java虚拟机内部的引用，如基本数据类型对应的Class对象，一些常驻的异常对象（比如NullPointException），还有系统类加载器。
• 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象
• 反映Java虚拟机内部情况的JMXBean、JVMTI中注册的回调、本地代码缓存等

JVM有哪些垃圾回收算法？

算法	速度	空间开销	移动对象
Mark-Sweep	中等	少（但会堆积碎片）	否
Mark-Compact	最慢	少（不堆积碎片）	是
Copying	最快	通常需要活对象的2倍大小（不堆积碎片）	是

什么是STW？

STW：stop the world，是在垃圾回收算法执行过程当中，需要将JVM内存冻结的一种状态，在STW状态下，Java所有的线程都是停止执行的，GC线程除外，只有native方法可以执行，但是，不能与JVM交互，GC各种算法优化的重点，就是减少STW，同时这也是JVM调优的重点。

JVM有哪些垃圾回收器？

收集器	串行、并行或并发	新生代、老年代	算法
Serial	串行	新生代	复制算法
Serial Old	串行	老年代	标记-整理
ParNew	并行	新生代	复制算法
Parallel Scavenge	并行	新生代	复制算法
Parallel Old	并行	老年代	标记-整理
CMS	并发	老年代	标记-清除
G1	并发	不区分	标记-整理+复制算法

什么是三色标记算法？

CMS的核心算法就是三色标记。

三色标记：是一种逻辑上的抽象，将每个内存对象分成三种颜色：黑色：表示自己和成员变量都已经标记完毕。灰色：自己标记完了，但是成员变量还没有完全标记完。白色：自己未标记完。

CMS通过增量标记increment update的方式来解决漏标的问题。

在G1当中采用SATB的方式来避免错标和漏标的情况。

如何回收方法区？

方法区的垃圾回收主要有两种，废弃的常量和无用的类，其中要称为无用的类，要同时满足下面三个条件：

• Java堆中不存在该类的任何实例对象
• 加载该类的类加载器已经被回收
• 该类对应的java.lang.Class对象不在任何地方被引用，且无法在任何地方通过反射访问该类的方法

JVM 中的安全点和安全区各代表什么？

写屏障你了解吗？

解决并发扫描时对象消失问题的两种方案？

CMS 垃圾收集器的步骤？

1、初始标记阶段：STW 只标记出根对象直接引用的对象

2、并发标记：继续标记其他对象，与应用程序时并发执行

3、重新标记：STW对并发执行阶段的对象进行重新标记

4、并发清除：并行。将产生的垃圾清除。清除过程中，应用程序又会不断的产生新的垃圾，叫做浮动垃圾。这些垃圾就要留到下一次GC过程中清除。

CMS 有什么缺点？

• CMS收集器对CPU资源非常敏感
• CMS处理器无法处理浮动垃圾
• 在收集结束的时候，会产生大量的空间碎片

G1垃圾收集器的步骤，G1有什么优缺点？

G1的优点：

• 停顿时间短
• 用户可以指定最大的停顿时间
• 不会产生内存碎片：G1的内存布局并不是固定大小以及固定数量的分代区域划分

缺点：

G1需要记忆集（卡表）来记录新生代和老年代之间的引用关系，这种数据结构在G1中需要占用大量的内存，可能达到整个堆内存容量的20%甚至更多。而且G1中维护记忆集的成本较高，带来了更高的执行负载，影响效率。

CMS在小内存应用上的表现要优于G1，而大内存应用上G1更有优化，大小内存的界限是6GB到8GB。

讲一下内存分配策略？

内存溢出和内存泄漏的区别？

• 内存溢出（Out of Memory）是指程序在申请内存时，没有足够的空间供其使用

• 内存泄漏（Memory Leak）是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间

如何进行JVM调优？

JVM调优主要是通过定制JVM运行参数来提高Java应用程序的运行速度。

JVM参数有哪些？

JVM参数大致可以分为三类：

１、标准指令：-开头，这些是所有的HotSpot都支持的参数。可以用Java -help打印出来。

２、非标准指令：-开头，这些指令通常是跟特定的HotSpot版本对应的，可以用Java -X打印出来

３、不稳定参数：-XX开头，这一类参数是跟特定HotSpot版本对应的，并且变化非常大，详细的文档资料非常少，在JDK1.8版本下，有几个常用的不稳定指令：Java -XX:+PrintCommandLineFlags：查看当前命令的不稳定指令。

虚拟机基础故障处理工具有哪些？

工具	作用
jps	虚拟机进程状况工具
jstat	虚拟机统计信息监视工具
jinfo	Java配置信息工具
jmap	Java内存映射工具
jstack	Java堆栈跟踪工具
JVisualVM	图形化展示
JConsole	远程控制

怎么查看一个Java进程的JVM参数，谈谈你了解的JVM参数

打印出所有不稳定参数所有默认值：java -XX:+PrintFlagsInitial

打印出所有最终生效的不稳定指令：java -XX:+PrintFlagsFinal

什么情况下堆内存会溢出，什么情况方法区会内存溢出？

栈溢出的典型例子：

 private static void fun() {
        //递归，调用自己
        fun();
    }

方法区内存溢出的例子：

 private static void fun() {
        //递归，调用自己
        fun();
    }

JDK8 为什么要将永久代改为元空间？

在JDK8之前，Java虚拟机中的永久代（Permanent Generation）用于存储类的元数据信息、静态变量、常量等。然而，永久代存在一些问题，例如固定大小、难以调优、容易导致内存溢出等。

为了解决这些问题，并引入更灵活和可调整大小的内存区域，JDK8将永久代（Permanent Generation）替换为元空间（Metaspace），并将其定义为方法区（Method Area）的一部分。

以下是一些原因解释为什么JDK8将永久代改为元空间，并将其归类为方法区：

内存动态分配：永久代的大小是固定的，无法动态调整，这在一些场景下可能会导致内存溢出。元空间通过使用本地内存（Native Memory）来存储元数据，可以根据应用程序的需要进行动态分配和释放，更加灵活。

类元数据卸载：永久代存储的类元数据在应用程序运行期间是不可卸载的，即使类已经不再使用。而元空间中的类元数据可以进行卸载，当类不再被引用时，虚拟机可以回收其占用的内存，避免了永久代中的内存泄漏问题。

自动调整空间大小：元空间可以根据应用程序的需要自动调整大小，避免了调整永久代大小的繁琐工作。在元空间中，可以通过设置参数来控制元数据的大小和增长策略，以满足应用程序的需求。

元数据分配效率：元空间使用本地内存存储元数据，相较于永久代，元空间的元数据分配效率更高。在永久代中，由于采用传统的JVM对象分配方式，需要进行内存分配和垃圾回收等操作，而元空间中的元数据分配是基于本地内存的，更加高效。