Java相關面試題總結+答案（十）

【JVM】

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194. 說一下 JVM 的主要組成部分？及其做用？

• 類加載器（ClassLoader）
• 運行時數據區（Runtime Data Area）
• 執行引擎（Execution Engine）
• 本地庫接口（Native Interface）

組件的做用： 首先類加載器（ClassLoader）會把字節碼文件(.class)加載到內存中，而字節碼文件只是 JVM 的一套指令集規範，並不能直接交給底層操做系統去執行，所以須要特定的命令解析器執行引擎（Execution Engine），將字節碼翻譯成底層系統指令，再交由 CPU 去執行，而這個過程當中須要調用其餘語言的本地庫接口（Native Interface）來實現整個程序的功能。運行時數據區（Runtime Data Area）做用詳細見下一點。

195. 說一下 JVM 運行時數據區？

不一樣虛擬機的運行時數據區可能略微有所不一樣，但都會聽從 Java 虛擬機規範， Java 虛擬機規範規定的區域分爲如下 5 個部分：

• • 程序計數器（Program Counter Register）：當前線程所執行的字節碼的行號指示器，字節碼解析器的工做是經過改變這個計數器的值，來選取下一條須要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能，都須要依賴這個計數器來完成；
  • Java 虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）：用於存儲局部變量表、操做數棧、動態連接、方法出口等信息；
  • 本地方法棧（Native Method Stack）：與虛擬機棧的做用是同樣的，只不過虛擬機棧是服務 Java 方法的，而本地方法棧是爲虛擬機調用 Native 方法服務的；
  • Java 堆（Java Heap）：Java 虛擬機中內存最大的一塊，是被全部線程共享的，幾乎全部的對象實例都在這裏分配內存；
  • 方法區（Methed Area）：用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯後的代碼等數據。

196. 說一下堆棧的區別？

• 功能方面：堆是用來存放對象的，棧是用來執行程序的。
• 共享性：堆是線程共享的，棧是線程私有的。
• 空間大小：堆大小遠遠大於棧。

197. 隊列和棧是什麼？有什麼區別？

隊列和棧都是被用來預存儲數據的。

隊列容許先進先出檢索元素，但也有例外的狀況，Deque 接口容許從兩端檢索元素。

棧和隊列很類似，但它運行對元素進行後進先出進行檢索。

198. 什麼是雙親委派模型？

在介紹雙親委派模型以前先說下類加載器。對於任意一個類，都須要由加載它的類加載器和這個類自己一同確立在 JVM 中的惟一性，每個類加載器，都有一個獨立的類名稱空間。類加載器就是根據指定全限定名稱將 class 文件加載到 JVM 內存，而後再轉化爲 class 對象。

類加載器分類：

• • 啓動類加載器（Bootstrap ClassLoader），是虛擬機自身的一部分，用來加載Java_HOME/lib/目錄中的，或者被 -Xbootclasspath 參數所指定的路徑中而且被虛擬機識別的類庫；
  • 其餘類加載器：
  • 擴展類加載器（Extension ClassLoader）：負責加載\lib\ext目錄或Java. ext. dirs系統變量指定的路徑中的全部類庫；
  • 應用程序類加載器（Application ClassLoader）。負責加載用戶類路徑（classpath）上的指定類庫，咱們能夠直接使用這個類加載器。通常狀況，若是咱們沒有自定義類加載器默認就是用這個加載器。

雙親委派模型：若是一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會本身去加載這個類，而是把這個請求委派給父類加載器去完成，每一層的類加載器都是如此，這樣全部的加載請求都會被傳送到頂層的啓動類加載器中，只有當父加載沒法完成加載請求（它的搜索範圍中沒找到所需的類）時，子加載器纔會嘗試去加載類。

199. 說一下類裝載的執行過程？

類裝載分爲如下 5 個步驟：

• • 加載：根據查找路徑找到相應的 class 文件而後導入；
  • 檢查：檢查加載的 class 文件的正確性；
  • 準備：給類中的靜態變量分配內存空間；
  • 解析：虛擬機將常量池中的符號引用替換成直接引用的過程。符號引用就理解爲一個標示，而在直接引用直接指向內存中的地址；
  • 初始化：對靜態變量和靜態代碼塊執行初始化工做。

200. 怎麼判斷對象是否能夠被回收？

　　通常有兩種方法來判斷：

• • 引用計數器：爲每一個對象建立一個引用計數，有對象引用時計數器 +1，引用被釋放時計數 -1，當計數器爲 0 時就能夠被回收。它有一個缺點不能解決循環引用的問題；
  • 可達性分析：從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱爲引用鏈。當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時，則證實此對象是能夠被回收的。

201. Java 中都有哪些引用類型？

• 強引用：發生 gc 的時候不會被回收。
• 軟引用：有用但不是必須的對象，在發生內存溢出以前會被回收。
• 弱引用：有用但不是必須的對象，在下一次GC時會被回收。
• 虛引用（幽靈引用/幻影引用）：沒法經過虛引用得到對象，用 PhantomReference 實現虛引用，虛引用的用途是在 gc 時返回一個通知。

202. 說一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？

• 標記-清除算法：標記無用對象，而後進行清除回收。缺點：效率不高，沒法清除垃圾碎片。
• 標記-整理算法：標記無用對象，讓全部存活的對象都向一端移動，而後直接清除掉端邊界之外的內存。
• 複製算法：按照容量劃分二個大小相等的內存區域，當一塊用完的時候將活着的對象複製到另外一塊上，而後再把已使用的內存空間一次清理掉。缺點：內存使用率不高，只有原來的一半。
• 分代算法：根據對象存活週期的不一樣將內存劃分爲幾塊，通常是新生代和老年代，新生代基本採用複製算法，老年代採用標記整理算法。

203. 說一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

• Serial：最先的單線程串行垃圾回收器。
• Serial Old：Serial 垃圾回收器的老年版本，一樣也是單線程的，能夠做爲 CMS 垃圾回收器的備選預案。
• ParNew：是 Serial 的多線程版本。
• Parallel 和 ParNew 收集器相似是多線程的，但 Parallel 是吞吐量優先的收集器，能夠犧牲等待時間換取系統的吞吐量。
• Parallel Old 是 Parallel 老生代版本，Parallel 使用的是複製的內存回收算法，Parallel Old 使用的是標記-整理的內存回收算法。
• CMS：一種以得到最短停頓時間爲目標的收集器，很是適用 B/S 系統。
• G1：一種兼顧吞吐量和停頓時間的 GC 實現，是 JDK 9 之後的默認 GC 選項。

204. 詳細介紹一下 CMS 垃圾回收器？

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的簡稱，是以犧牲吞吐量爲代價來得到最短回收停頓時間的垃圾回收器。對於要求服務器響應速度的應用上，這種垃圾回收器很是適合。在啓動 JVM 的參數加上「-XX:+UseConcMarkSweepGC」來指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是標記-清除的算法實現的，因此在 gc 的時候回產生大量的內存碎片，當剩餘內存不能知足程序運行要求時，系統將會出現 Concurrent Mode Failure，臨時 CMS 會採用 Serial Old 回收器進行垃圾清除，此時的性能將會被下降。

205. 新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些？有什麼區別？

• 新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
• 老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS
• 整堆回收器：G1

　　新生代垃圾回收器通常採用的是複製算法，複製算法的優勢是效率高，缺點是內存利用率低；老年代回收器通常採用的是標記-整理的算法進行垃圾回收。

206. 簡述分代垃圾回收器是怎麼工做的？

分代回收器有兩個分區：老生代和新生代，新生代默認的空間佔比總空間的 1/3，老生代的默認佔比是 2/3。

新生代使用的是複製算法，新生代裏有 3 個分區：Eden、To Survivor、From Survivor，它們的默認佔比是 8:1:1，它的執行流程以下：

• • 把 Eden + From Survivor 存活的對象放入 To Survivor 區；
  • 清空 Eden 和 From Survivor 分區；
  • From Survivor 和 To Survivor 分區交換，From Survivor 變 To Survivor，To Survivor 變 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移動時都存活的對象，年齡就 +1，當年齡到達 15（默認配置是 15）時，升級爲老生代。大對象也會直接進入老生代。

老生代當空間佔用到達某個值以後就會觸發全局垃圾收回，通常使用標記整理的執行算法。以上這些循環往復就構成了整個分代垃圾回收的總體執行流程。

207. 說一下 JVM 調優的工具？

JDK 自帶了不少監控工具，都位於 JDK 的 bin 目錄下，其中最經常使用的是 jconsole 和 jvisualvm 這兩款視圖監控工具。

• • jconsole：用於對 JVM 中的內存、線程和類等進行監控；
  • jvisualvm：JDK 自帶的全能分析工具，能夠分析：內存快照、線程快照、程序死鎖、監控內存的變化、gc 變化等。

208. 經常使用的 JVM 調優的參數都有哪些？

• -Xms2g：初始化推大小爲 2g；
• -Xmx2g：堆最大內存爲 2g；
• -XX:NewRatio=4：設置年輕的和老年代的內存比例爲 1:4；
• -XX:SurvivorRatio=8：設置新生代 Eden 和 Survivor 比例爲 8:2；
• –XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+PrintGC：開啓打印 gc 信息；
• -XX:+PrintGCDetails：打印 gc 詳細信息。