JVM

本文主要是介绍JVM，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

1.说一下JVM的主要组成部分及其作用？

JVM的主要组成部分：

• 类加载器（ClassLoader）。
• 运行时数据区（runtime Data Area）。
• 执行引擎（Execution Engine）。
• 本地库接口（Native Interface）。

　　组件的作用：首先通过类加载器把java代码转换为字节码，运行时数据区再把字节码加载到内存中，而字节码文件只是jvm的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特点的命令解析器执行引擎，将字节码翻译成底层系统指令，在交由CPU去执行，而这个过程中需要调用其他语音的本地库接口来实现整个程序的功能。

2.说一下JVM的运行时数据区？

　　不同虚拟机的运行时数据区可能略微不同，但都会遵从java虚拟机规范。

　　java虚拟机规范规定的区域分为5个部分：

• 程序计数器：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。
• java虚拟机栈：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
• 本地方法栈：与虚拟机栈的作用一样，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。
• java堆：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。
• 方法区：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.说一下堆栈的区别？

功能方面：堆是用来存放对象的，栈是用来执行程序的。

共享性：堆是线程共享的，栈是线程私有的。

空间大小：堆大小远远大于栈。

4.队列是栈是什么？有什么区别？

队列和栈都是被用来预存储数据的。

队列允许先进先出检索元素，也有例外情况，Deque接口允许从两端检索元素。

栈和队列很相似，但它运行对元素进行后进先出进行检索。

5.什么是双亲委派模型？

　　在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器，对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在jvm中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将class文件加载到jvm内存，然后再转化为class对象。

　　类加载器分类：

• 启动类加载器：虚拟机自身的一部分，用来加载JAVA_HOME/bin目录中的，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库。
• 其他类加载器：
• 扩展类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录或java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库。
• 应用程序类加载器：负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个类加载器。

　　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（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试去加载类。

6.说一下类装载的执行过程？

　　类转载分为5个步骤：

• 加载：根据查找路径找到相应的class文件然后导入。
• 检查：检查加载的class文件的正确性。
• 准备：给类中的静态变量分配内存空间。
• 解析：虚拟机将常量池中符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址。
• 初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

7.怎么判断对象是否可以被回收？

　　一般有两种方法来判断：

• 引用计数器：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时就可以被回收了。它有一个缺点不能解决循环引用问题。
• 可达性分析：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。

8.java中有哪些引用类型？

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：无法通过虚引用获取对象，用PhantomReference实现虚引用，虚引用的用途是在gc时返回一个通知。

9.说一下JVM有哪些回收算法？

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。

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。

复制算法：按照容量划分两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。

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。

10.说一下JVM有哪些垃圾回收器？

Serial：最早的单线程串行垃圾回收器。

Serial Old：Serial垃圾回收器的老年版本，同样是单线程的，可以作为CMS垃圾回收器的备选预案。

ParNew：是Serial的多线程版本。

Parellel：和ParNew收集器类似是多线程的，但Parellel是吞吐量优先的收集器，可以牺牲等待时间换取系统的吞吐量。

Parellel Old：是Parellel老生代版本，Parellel使用的是复制的内存回收算法，Parellel Old使用的是标记-整理的内存回收算法。

CMS：一种以获取最短停顿时间为目标的收集器，非常使用B/S系统。

G1：一种兼容吞吐量和停顿时间的GC实现，是JDK 9以后的默认GC选项。

11.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了垃圾回收器。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，所以在gc的时候会产生大量的内存碎片，当剩余内存不能满足程序的运行要求时，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，此时性能将会被减低。

12.新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？

　　新生代回收器：Serial、ParNew、Parellel Scavengn。

　　老年代回收器：Serial Old、Parellel Old、CMS。

　　整理回收器：G1。

新生代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。

13.简述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，新生代里面有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：

• 把Eden + From Survivor存活的对象放入To Survivor区。
• 清空Eden和From Survivor分区。
• From Survivor和To Survivor分区交换，From Survivor变To Survivor，To Survivor变From Survivor。

　　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。

　　老生代当空间占用达到某个值之后就会触发全局垃圾回收，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，

14.说一下JVM调优的工具？

　　jdk自带了很多监控工具，都位于jdk的bin目录下面，其中最常用的是jconsole和jvisualvm这两款视图工具。

• jconsole：用于对jvm中的内存、线程和类进行监控。
• jvisualvm：jdk自带的全能分析工具，可以分析：内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc变化等。

15.常用的JVM调优参数都有哪些？

-Xms2g：初始化堆大小为2g。

-Xmx2g：堆最大内存为2g。

-XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为1:4。

-XX:SurvivorRatio=8：设置新生代Eden和Survivor比例为8:2。

-XX:+UseParNewGC：指定使用ParNew + Serial Old垃圾回收器组合。

-XX:+UseParellelOldGC：指定使用ParNew + ParNew Old垃圾回收器组合。

-XX:+UseConCMarkSweepGC：指定使用CMS + Serial Old垃圾回收器组合。

-XX:+PrintGC：开启打印gc信息。

-XX:+PrintGCDetails：打印GC详细信息。

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