五分鐘學Java：如何學習Java面試必考的JVM虛擬機

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本文首發於微信公衆號【程序員黃小斜】

本文做者：黃小斜

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本文思惟導圖

爲何要學習JVM虛擬機

最近的你有沒有參加Java面試呢？你有沒有發現，Java面試中老是愛考一類問題，那就是JVM虛擬機，爲何面試官這麼愛考察JVM的問題呢，這是由於，全部的Java程序本質上都是運行在JVM之上的，沒有JVM虛擬機，也就沒有Java語言的執行環境，只有掌握了JVM虛擬機的相關知識，你才能說你懂Java，不然就像一個只會玩手機的人說本身壓根不懂安卓操做系統同樣。

根據百度百科的介紹，JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用於計算設備的規範，它是一個虛構出來的計算機，是經過在實際的計算機上仿真模擬各類計算機功能來實現的。引入Java語言虛擬機後，Java語言在不一樣平臺上運行時不須要從新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節碼），就能夠在多種平臺上不加修改地運行。

就是由於有JVM的存在，Java纔可以擁有跨平臺運行的能力，一次編譯，處處運行，反觀C++這類語言，須要處處編譯才能運行，由於它自己是和操做系統強關聯的一門語言，也沒有虛擬機的概念。

固然，由於有了JVM虛擬機的存在，Java語言的複雜度也大大下降，其所付出的代價就是運行速度有所降低，離開JVM虛擬機談Java是沒有意義的，學好JVM是學好一切Java技術的前提。

如何學習JVM虛擬機

JVM虛擬機就在咱們的身邊

第一次據說JVM虛擬機這個東西，仍是在一道面試題中，那時候我徹底不知道這是個啥玩意啊，後來我買了一本號稱JVM聖經的書《深刻理解JVM虛擬機》纔有幸知道，原來JVM虛擬機就運行在咱們的電腦中。

做爲一個Java開發者，入門三件套可能就是IDE、JDK和JRE了，其實JDK就包含了JRE，而JRE（Java運行環境）也就包含了JVM虛擬機。當咱們使用javac或者使用ide進行Java程序的編譯或者執行時，其實就是把java代碼變異成class字節碼，而後扔到JVM執行。

此時咱們的任務管理器裏會有一個進程叫作java，這個進程就能夠理解爲JVM程序，而這個進程裏還有不少子線程，分別負責執行代碼，垃圾回收等等。

不少時候咱們壓根不知道JVM虛擬機是個啥，天然也不能很好地學習它，一旦咱們瞭解了它的本質，後面的東西學習起來也就不會那麼痛苦了。

初探JVM面試題

有不少程序員第一次據說JVM多是在面試的時候，關於JVM的面試題其實也很多，這裏舉例一些比較熱門的面試題型，好比「JVM的堆和棧有什麼區別」、「JVM的垃圾回收算法有哪些」、「JVM的內存模型是什麼樣的」等等，這類題目算是比較基礎的了。

這類題目，通常經過刷刷面經，也可以回答上來一些，畢竟面試官懂得也不必定比你多，因此一些面試官可能也不會深挖下去。不過若是是一些對技術考察得比較有深度的公司就不必定了，不少以Java技術棧爲主的公司，特別是電商類公司，對於JVM的考察仍是比較有深度的，除了阿里和美團，還有京東、惟品會、有贊、拼多多等公司。

因此，咱們不妨也來看看進階版的JVM面試題長什麼樣。首先，進階版的題目主要考察深度，像是JVM的內存模型，必定會讓你講清楚每一個區域是作什麼的，而且會讓實際的場景來問你，好比字符串變量放在哪一個區域，類的元數據放在哪一個區域，局部變量和全局變量又分別放在哪一個區域。若是你對內存模型只是只知其一;不知其二，一會兒就會被面試官給識破了。

進階版的JVM面試還喜歡考察細節，好比JVM的垃圾回收算法，中止複製，標記清除，須要你把過程講清楚，各自的優劣講清楚。若是這類問題對你也夠不成威脅，那不妨再看看JVM垃圾回收的其餘題型，「年輕代的GC是如何進行的，請講解詳細過程」不少面試者可能會簡單地講一下年輕代的回收方法。

你可能會簡單地回答：「使用中止複製的方法來完成的」實際上，其實，這裏面能講的細節有不少，首先，年輕代分爲eden區和survivor區，survivor區還分爲from和to區，eden區存活的對象會被放到from區，而在下一次young gc後，from區和to區會交換位置，對象也會跟着搬移，從而該對象的年齡加一，當對象的年齡超過閾值時，對象就會進入老年代。

看似簡單的問題竟然能夠答出這麼多門道，這也是我在經歷不少次面試以後才總結出來的經驗。

JVM聖經《深刻理解JVM虛擬機》

Java書籍千千萬，可是真正可以講清楚JVM虛擬機的書可能也只有這一本了。網上的大部分關於JVM的博客基本都是借鑑或者是參考本書的內容。

那麼這本書到底講了哪些些JVM的內容了，不妨和我一塊兒來拆解一下。

第一部分，這本書講了Java這門語言的歷史，以及它爲何要運行在JVM上，這一點很重要，要否則開發者也會很奇怪，爲何好好的編程語言要運行在虛擬機上呢。

第二部分，本書開始介紹JVM的核心概念，那就是內存模型，JVM是如何管理計算機的內存的，又是如何劃分這些區域的，畢竟Java裏的類型和變量那麼多，確實很差管理。

第三部分，是這本書比較難的一部分，它開始介紹Java代碼的運行原理，那就是要先把java代碼編譯成字節碼，而後才能在JVM上執行，而Java代碼又是由一個個類組成的，因此文章要介紹JVM虛擬機是如何加載這些類的，這裏面有不少新穎的概念，值得咱們去探索。

第四部分，程序編譯和代碼優化，這部份內容其實比較冷門，但其實是很複雜的，這裏面提到了不少JVM對於程序執行的優化，包括編譯期的優化和運行期的優化，優化的目的是讓Java程序更高效地運行，瞭解了這部份內容以後，你必定會對JVM虛擬機的設計產生崇敬之情。

第五部分，主要介紹了JVM對Java多線程的支持，Java中的多線程天然也是基於JVM進行設計和實現的，其中就涉及到了咱們經常使用的鎖，這裏主要介紹的是synchronized，它的本質是互斥鎖，可是隨着JVM對於重量級鎖synchronized的優化，它也逐漸開始支持輕量級鎖和偏向鎖。

能夠說，本書全程都是精華，基本上都是重點，考試會考，固然其中也有一些內容比較冷門，不怎麼受面試官待見。可是這本書基本上把JVM裏咱們須要掌握的知識都講清楚了，對於JVM的理論學習，這一本書足矣。

JVM調優實戰

講完了理論，終於到了實戰的部分。
JVM知識總體看來是一個偏理論的知識模塊，彷佛能實踐的東西很少，但實際上，JVM方面能實踐的東西可很多，好比JVM調優，JVM的GC分析以及內存分析，都是面試官很喜歡考察的實踐能力。
接下來的部分，咱們就來說講JVM實戰的內容。

在一些高級Java面試中，關於JVM的問題可能就會涉及到JVM調優和實踐上了，好比你有沒有遇到過OOM或者內存泄漏，你是怎麼發現它們的，又或者，GC過於頻繁，咱們應該如何進行排查。
總之，這類問題都是立足於實踐，考察的就是候選人的實踐經驗，這對於平時一直CRUD，連服務器都沒怎麼碰過的朋友來講，確實是一個不小的挑戰。

那咋辦呢，其實辦法也不是沒有，畢竟我就是一個沒有JVM實踐經驗的小白，以前我對於這方面的複習主要是經過幾個方法。

找一些比較知名的JVM調優工具，試用一下，好比Jprofile，還有JDK自帶的jmap jstack等等。把這些工具都拿來用於本身的程序測試，寫幾個oom或者是內存泄漏的程序，看看工具裏都會出現什麼狀況，這就是其中一種不錯的學習方法。

可是有人會說，不少面試題都是要有高並或者高負載的場景，平時本身的代碼根本不會出現這種問題，那怎麼辦呢，其實也有辦法，網上對於這類調優面試題其實也有不少分享，針對某一種場景如何調優，操做步驟應該是怎樣的，其實都能從別人的文章中找到一些答案，這樣，即便你平時工做沒有這類實踐，也能夠經過學習JVM調優實戰的文章來進行復習，其實道理都是同樣的。

推薦資源

書籍

《深刻理解JVM虛擬機》

視頻

我整理了一些JVM方面的學習視頻，分享給你們，其實這方面的視頻資源並很少，畢竟大多數視頻仍是講項目或者基礎爲主，能把JVM虛擬機講透講好的人確實很少。

博客

Java技術倉庫《Java程序員複習指南》
https://github.com/h2pl/Java-Tutorial
整合全網優質Java學習內容，幫助你從基礎到進階系統化複習Java

面試指南

全網最熱的Java面試指南，共200多頁，很是實用，無論是用於複習仍是準備面試都是不錯的。

總結

關於如何學習JVM虛擬機，而且搞定相關面試題，咱們今天就講到這裏了，若是還有什麼疑問也能夠到我公衆號【程序員黃小斜】裏找我探討，後續會有更多的文章推出，包括如何系統性地學習JavaWeb，敬請期待。

對了，你想問我文章裏提到的書籍和視頻去哪找？我已經給你準備好了

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寫在最後

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