面试【JAVA基础】JVM

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1、内存模型

1.1、堆

1. 堆是所有线程共享的，主要存放对象实例和数组。
2. 新生代和老年代的比例是1：2。
3. 新生代中三个区域的比例是 8 ： 1 ： 1。

1.1.1、新生代

对象分配在eden区中，当eden区满时会触发minor gc，将eden区中存活的对象，复制到survivor0区中，清空eden区，当survivor0中满了时，会将存活的对象复制到survivor1区中，然后将survivor0和survivor1交换，保持survivor1是空的。每经过一次yong gc 年龄就 1。

• Eden
  
  对象创建，对象分配在eden区,当eden区满了,再创建对象的时候，会触发minor gc，进行Eden和from surivior区域的垃圾回收。
• FromServivor
• ToSurvivor
  
  minor gc后还存活的对象会被放入此区域，当对象年龄到达阈值后会进入老年代。或者to surivior区域满了，会将对象放入老年代。

1.1.2、老年代

1. 大对象，需要大量连续内存空间的对象
2. 长期存活的对象，对象年龄超过15(默认值)
3. yong gc后survivor区容不下的对象。

1.2、JVM栈

线程私有的，每个线程都有一个栈，主要存放当前线程的局部变量，程序运行状态，方法返回值，方法出口等。

1.3、本地方法栈

为虚拟机使用到的native方法服务。

1.4、方法区

用于存放已经被夹在的类信息，常量，静态变量，1.8后取消了永久代，增加了元空间，元空间并不在虚拟机中，而是用的是本地内存。元空间中存放类的元信息，静态变量和常量池移入堆中。

1.5、程序计数器

1. 程序私有，生命周期与程序相同
2. 当前线程所执行的字节码的行号指示器。
3. 用来实现分支，循环，跳转，异常等功能。

2、常量池中包括什么

常量池在编译时期确定，存放在编译生成的class文件中，包含了基本数据类型和对象类型（String和数组）

3、如何判断对象是否存活

使用什么方法标记一个对象可回收？

1. 引用计数法，每个对象都有一个引用计数器，被引用 1 当引用数为0即为可被GC的对象
2. 可达性分析：从根节点出发，向下搜索，未访问到的对象标记为不可达，可被回收

4、哪些对象可以用为GC ROOT对象

1. 虚拟机栈中引用的对象。
2. 方法区中静态对象引用的对象。
3. 方法区中常量引用的对象。
4. 本地方法栈中引用的对象。

5、GC策略

1. 标记清除法，从根节点进行扫描，对存活的对象进行标记，标记完成后，再扫描整个空间中未被标记的对象，进行清理。容易造成内存碎片
2. 复制，将内存划分为两份，当其中一份内存满了时，从根节点扫描，将存活的对象复制到另一份内存中。不会出现内存碎片问题，但需要两倍的空间。
3. 标记整理，如标记清除法一样，标记对象，清除后将所有存活对象向左移。避免了内存碎片和两倍空间的问题，但增加了移动对象的成本。

6、具体GC收集器

1. 串行垃圾收集器，serial
2. 并行垃圾收集器 parNew，parallel 注重吞吐量
3. cms 注重最短回收停顿时间
4. G1

cms和G1的区别 ：

• cms是新生代的垃圾收集器，采用标记清除。
• G1是新生代和老年代的垃圾收集器，采用标记整理。
• cms会产生内存碎片，G1并不会。
• Cms追求最小停顿时间，G1是达到可控的停顿时间，尽可能提高吞吐量。

7、什么样的对象进入老年代

1. 大对象，需要大量连续内存空间的对象。
2. 长期存活的对象，对象年龄超过15(默认值)。
3. yong Gc后survivor区容不下的对象。

8、为什么要区分新生代和老年代

1. 对象的生存情况不同使用不同的GC算法。
2. 新生代对象可能被频繁的创建和回收，老年代回收较少。

9、survivor区存在的意义

1. 为了提高对象进入老年代的门槛，减少fullGC的次数，因为fullGC很耗时。
2. 两个survivor的作用是为了减少survivor区的内存碎片。

10、什么是yangGC

对年轻代进行gc。触发条件：

1. eden区不足
   • 清空eden from to中没被引用的对象。
   • 将eden from中存活的对象 复制到 to中。
   • 将to中的对象晋升到old中，包括两类对象，一个是年龄到达阈值，一个是to中放不下。
2. full gc也会出发yong gc

11、什么时候触发fullGC

1. 手动触发的GC。
2. 老年代的空间不足。
3. 永久代的空间满了(方法区)。
4. 统计到yong gc晋升到老年代的平均大小大于老年代剩余的大小(老年代的空间不足)。
5. jvm自身固定频率的fullGC(默认一小时执行一次)。

12、内存的配置参数

1. xms xmx 配置堆内存的最小和最大值
2. xmn 年轻代内存的初始大小
3. xss jvm栈大小

13、对象分配内存的两种方式

1. 指针碰撞，如果内存对象是规整的，采用指针碰撞来为对象分配内存，所有使用过的内存在指针的一侧，未使用过的内存在指针的另一侧，分配内存只需要移动指针即可。
2. 空闲列表，内存不规整，使用过的内存和未使用过的内存交织在一起，维护一个内存使用列表，记录那些内存是可用的，在分配的时候找到一块足够大的空间划分给对象，并更新列表上的内容。

14、如何减少GC的开销

1. 避免显示的调用System.gc。
2. 尽量减少临时对象的使用。
3. 对象不使用时，最好显式的置为null。
4. 尽量使用StringBuffer而不用String累加字符串。
5. 能用基本类型就是用基本类型。
6. 尽量少用静态对象变量。

15、什么是JAVA内存模型（JMM）

用于屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让java程序在各个平台下都能达到一致的并发效果。

16、什么时happens-before

1. 保证了内存的可见性
2. 制定了四个规则:

• 程序顺序规则：一个线程中的每个操作 happens-before 与后续的所有操作。
• 监视器锁规则：一个监视器解锁 happens-before 于 加锁。
• volatile变量规则： 写操作 happens-before 读操作。
• 传递性 A happens-before B ，B happens-before C ，那么Ahappens-before C。

17、性能调优工具

17.1、jps

jps主要用来输出jvm中运行的进程状态信息。

-l 输出main类或者jar的权限名。

17.2、jstack

jstack pid > log

可以将线程堆栈转存到文件中。

日志分析可以使用fastthread.io。

17.3、jstat

可以显示出虚拟机进程中的classloader、内存、gc等运行数据。

参数

-class pid 类加载统计。

-gc 垃圾回收统计 ，后面跟两个参数一个是间隔输出时间，一个是总共输出次数。

gc日志可以使用 gceasy.io

17.4、jmap

jmap查看堆内存的使用情况：

jmap pid

17.5、jinfo

查看java程序的运行环境参数：

jinfo pid

18、内存栅栏

通过确保从另一个CPU来看，屏障的两边的所有指令都是正确的程序顺序，而保持程序顺序的外部可见性；其次可以实现内存数据可见性，确保内存数据会同步到CPU缓存子系统。

19、JVM产生的内存溢出及解决办法

1. java heap space
   
   代码中存在大对象的分配，多次GC后仍找不到分配空间。
   
   解决办法：查看是否有大对象分配尤其是大数组。通过jmap把堆内存的日志dump下来，分析日志，如果解决不了增加堆内存的空间。
2. permspace metaspace
   
   永久代或元空间溢出。生成大量的代理类或者使用自定义的类加载器。
   
   解决办法：查看有没有配置永久代或者元空间的大小。是否长时间没有重启jvm，是否有大量的反射操作。