JVM相關面試題彙總

說一下 JVM 的主要組成部分？及其作用？

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）
組件的作用： 首先通過類加載器（ClassLoader）會把 Java代碼轉換成字節碼，運行時數據區（Runtime Data Area）再把字節碼加載到內存中，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作系統去執行，因此需要特定的命令解析器執行引擎（ExecutionEngine），將字節碼翻譯成底層系統指令，再交由 CPU 去執行，而這個過程中需要調用其他語言的本地庫接口（NativeInterface）來實現整個程序的功能

說一下 JVM 運行時數據區？詳細介紹下每個區域的作用?

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，字節碼解析器的工作是通過改變這個計數器的值，來選取下一條需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，都需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、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息；
本地方法棧（Native Method Stack）：與虛擬機棧的作用是一樣的，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，是被所有線程共享的，幾乎所有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。

java中都有哪些類加載器

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並且被虛擬機識別的類庫；
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所有類庫；
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，我們可以直接使用這個類加載器。一般情況，如果我們沒有自定義類加載器默認就是用這個加載器。

自定義類加載器：通過繼承ClassLoader抽象類，實現loadClass方法

哪些情況會觸發類加載機制

什麼情況下需要開始類加載呢？
JVM規定有且只有5種情況需要立即對類進行初始化:

1.在遇到 new、putstatic、getstatic、invokestatic 字節碼指令時，如果類尚未初始化，則需要先觸發初始化。    
  

2.對類進行反射調用時，如果類還沒有初始化，則需要先觸發初始化。

  
3.初始化一個類時，如果其父類還沒有初始化，則需要先初始化父類。

4.虛擬機啓動時，用於需要指定一個包含 main() 方法的主類，虛擬機會先初始化這個主類。

5.當使用 JDK 1.7 的動態語言支持時，如果一個 java.lang.invoke.MethodHandle 實例最後的解析結果爲 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，並且這個方法句柄所對應的類還沒初始化，則需要先觸發初始化。

什麼是雙親委派模型？

如果一個類加載器收到了類加載的請求，它首先不會自己去加載這個類，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，這樣所有的加載請求都會被傳送到頂層的啓動類加載器中，只有當父加載無法完成加載請求（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。

說一下類裝載的執行過程？

類裝載分爲以下 5 個步驟：

加載：根據查找路徑找到相應的 class 文件然後導入； 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作。

怎麼判斷對象是否可以被回收？

一般有兩種方法來判斷：

引用計數器：爲每個對象創建一個引用計數，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
時就可以被回收。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，則證明此對象是可以被回收的。

哪些變量可以作爲GC Roots

見可作爲GC Roots節點的對象

虛擬機棧中 (棧幀中的本地變量表) 引用的對象
方法區中類靜態屬性引用的對象
方法區中常量的引用對象
本地方法棧中引用的對象

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，在發生內存溢出之前會被回收。
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）：無法通過虛引用獲得對象，用 PhantomReference 實現虛引用，虛引用的用途是在 gc 時返回一個通知。

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，然後進行清除回收。缺點：效率不高，無法清除垃圾碎片。
標記-整理算法：標記無用對象，讓所有存活的對象都向一端移動，然後直接清除掉端邊界以外的內存。
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一塊上，然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同將內存劃分爲幾塊，一般是新生代和老年代，新生代基本採用複製算法，老年代採用標記整理或標記清楚算法。

說一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

Serial：最早的單線程串行垃圾回收器。
Serial Old：Serial 垃圾回收器的老年版本，同樣也是單線程的，可以作爲 CMS 垃圾回收器的備選預案。
ParNew：是 Serial 的多線程版本。
Parallel 和 ParNew 收集器類似是多線程的，但 Parallel 是吞吐量優先的收集器，可以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：一種以獲得最短停頓時間爲目標的收集器，非常適用 B/S 系統。
G1：一種兼顧吞吐量和停頓時間的 GC 實現，是 JDK 9 以後的默認 GC 選項。

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

新生代垃圾回收器一般採用的是複製算法，複製算法的優點是效率高，缺點是內存利用率低；老年代回收器一般採用的是標記-整理的算法進行垃圾回收。

簡述分代垃圾回收器是怎麼工作的？

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，它的執行流程如下：

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之後就會觸發全局垃圾收回，一般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整體執行流程。

Minor GC與Full GC分別在什麼時候發生？

新生代內存不夠用時候發生MGC也叫YGC，JVM堆內存不夠的時候發生FGC在

有沒有在生產環境下排過錯，說說過程?

可以說案例分析裏面的案例，也可以說內存飆高的排查

說一下 你知道的JVM 性能監控的工具？

JDK 自帶了很多監控工具，都位於 JDK 的 bin 目錄下，其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm
這兩款視圖監控工具。 jps jinfo jstat jmap jstack

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，可以分析：內存快照、線程快照、程序死鎖、監控內存的變化、gc 變化等

idea + jprofiler內存分析

常用的 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；
-Xmn500M 設置年輕代爲500m;
-XX:PermSize=500M ；  1.8之後採用 MetaspaceSize
-XX:MaxPermSize=500M ；  1.8之後採用 MaxMetaspaceSize
-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。
-XX:MaxDirectMemorySize : 設置直接內存的大小

JVM調優小結

JVM參數調優實際上沒有具體的答案，要根據不同的實戰場景進行對應的設置，還需要不斷的調試和磨合，設置的不好，JVM不斷執行Full
GC，導致整個系統變得很慢，網站停滯時間能達10秒以上，這種情況如果沒隔幾分鐘就來一次，自己都受不了。這種停滯在測試的時候看不出來，只有網站pv達到數十萬/天的時候問題就暴露出來了。
所以對於JVM調優的話術，我們可以這麼說，結合我們公司之前的經驗，對於JVM調優我們可以從下面方向進行分析：

1：如果服務器硬件性能足夠，建議採用64位操作系統，Linux下64位的jdk比32位jdk要慢一些，但是吃得內存更多，吞吐量更大。

2：XMX和XMS設置一樣大，MaxPermSize和MinPermSize設置一樣大，這樣可以減輕伸縮堆大小帶來的壓力。

3: -Xmn年輕代的大小， 並行：吞吐量 併發：低延遲 -XX:NewRadio年輕代和年老代的比值，
Sun建議 年輕代與年老代的比例：3/8 4: 垃圾回收器的選擇： 響應時間優先的應用:併發收集器 ParNew + CMS
或者 G1 吞吐量優先的應用：並行收集器 Parallel Scavenge + Parallel Old
使用併發收集器，肯定就是追求最小的響應時間，所以應該減少年輕代，加大年老代，這樣可以利用年老代的併發CMS收集器來減少響應時間。
使用併發收集器，一般是最求吞吐量優先的應用，會加大年輕代，縮小年老代。這樣可以在年輕代回收掉大部分短期對象，減少中期對象，而老年代只存少部分長時間存活的對象。
（年老代的併發收集器使用標記,清除算法,所以不會對堆進行壓縮.當收集器回收時,他會把相鄰的空間進行合併,這樣可以分配給較大的對象.但是,當堆空間較小時,運行一段時間以後,就會出現"內存碎片",如果併發收集器找不到足夠的空間,那麼併發收集器將會停止,然後使用傳統的標記,清除方式進行回收.如果出現"碎片",可能需要進行如下配置:
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用併發收集器時,開啓對年老代的壓縮.
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置開啓的情況下,這裏設置多少次Full GC後,對年老代進行壓縮 ）

5：調試的時候設置一些打印參數 如： -XX:+PrintClassHistogram
-XX:+HeapOnOutOfMerroryError -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log 這樣可以讓jvm虛擬機打印出類加載的情況，堆轉儲的快照，GC的詳細回收日誌 等等日誌信息
6：當系統發生停頓的時候可能是GC的問題也可能是程序的問題，還有內存飆高，系統響應慢的時候，多利用jvm的監控工具實時注意jvm虛擬機的情況。
如可以通過jmap轉儲堆內存情況，通過jstack可以打印出線程的快照，在通過JProfiler或者JVisoulVM的分析工具進行分析。
– 這裏可以加入JVM調優案例

7：仔細瞭解自己的應用，如果用了緩存，那麼年老代應該大一些

8：垃圾回收時promotion failed是個很頭痛的問題，一般可能是兩種原因產生
第一個原因是救助空間不夠，救助空間裏的對象還不應該被移動到年老代，但年輕代又有很多對象需要放入救助空間；第二個原因是年老代沒有足夠的空間接納來自年輕代的對象；這兩種情況都會轉向Full
GC，網站停頓時間較長。 第一個原因我的最終解決辦法是去掉救助空間， 設置-XX:SurvivorRatio=65536
-XX:MaxTenuringThreshold=0即可

第二個原因我的解決辦法是設置CMSInitiatingOccupancyFraction爲某個值（假設70），這樣年老代空間到70%時就開始執行CMS，年老代有足夠的空間接納來自年輕代的對象。

服務器： centos 6.4 linux64位操作系統 8G內存： 每日百萬PV，無壓力：

$JAVA_ARGS .= " -Dresin.home=$SERVER_ROOT
-server
-Xms6000M //堆初始值內存
-Xmx6000M //堆的最大內存
-Xmn500M //新生代內存
-XX:PermSize=500M //永久代初始值
-XX:MaxPermSize=500M //永久代最大值
-XX:SurvivorRatio=65536 //新生代救助區和Eden區 比值 這麼設置實際上市去掉救助區
-XX:MaxTenuringThreshold=0 //新生代對象晉升老年的代年齡，設置0
-Xnoclassgc //不開啓class收集
-XX:+DisableExplicitGC //禁止 System.gc()顯示調用，防止手殘黨
-XX:+UseParNewGC //年輕代垃圾收集器 ParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC //年老代垃圾收集器 CMS
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection //開啓內存壓縮功能
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled //開啓永久代回收
-XX:-CMSParallelRemarkEnabled
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 //永久代佔用多少時 進行永久代回收
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram //打印class加載信息
-XX:+PrintGCDetails //打印GC信息
-XX:+PrintGCTimeStamps //打印GC信息
-XX:+PrintHeapAtGC //打印GC 堆的信息
-Xloggc:log/gc.log ";