大廠面試題之JVM

JVM結構

Java8 JVM內存結構

基本結構與之前類似，只是Java8取消了之前的“永久代”，取而代之的是“元空間”——Metaspace，兩者本質是一樣的。“永久代”使用的是JVM的堆內存，而“元空間”是直接使用的本機物理內存。


簡單來說就是棧管運行，而堆管存儲

GC Roots

如果判斷一個對象可以被回收？

引用計數算法

維護一個計數器，如果有對該對象的引用，計數器+1，反之-1。無法解決循環引用的問題。

可達性分析算法

從一組名爲“GC Roots”的根節點對象出發，向下遍歷。那些沒有被遍歷到、與GC Roots形成通路的對象，會被標記爲“回收”。

哪些對象可以作爲GC Roots？

1. 虛擬機棧（棧幀中的局部變量）中引用的對象。
2. 本地方法棧（native）中引用的對象。
3. 方法區中常量引用的對象。
4. 方法區中類靜態屬性引用的對象。

JVM參數

JVM 三種類型參數

標配參數

比如-version、-help、-showversion等，幾乎不會改變。

X參數

用得不多，比如-Xint，解釋執行模式；-Xcomp，編譯模式；-Xmixed，開啓混合模式（默認）。

XX參數

重要，用於JVM調優。

JVM XX參數

布爾類型

公式：-XX:+某個屬性、-XX:-某個屬性，開啓或關閉某個功能。
比如-XX:+PrintGCDetails，開啓GC詳細信息。

KV鍵值類型

公式：-XX:屬性key=值value。比如-XX:Metaspace=128m、
-XX:MaxTenuringThreshold=15。

JVM Xms/Xmx參數

-Xms和-Xmx十分常見，用於設置初始堆大小和最大堆大小。第一眼看上去，既不像X參數，也不像XX參數。實際上-Xms等價於-XX:InitialHeapSize，-Xmx等價於-XX:MaxHeapSize。所以-Xms和-Xmx屬於XX參數。

JVM 查看參數

查看某個參數

使用jps -l配合jinfo -flag JVM參數 pid 。先用jsp -l查看java進程，選擇某個進程號。

jinfo -flag PrintGCDetails 18052可以查看18052 Java進程的PrintGCDetails參數信息。
公式：-XX:+某個屬性、-XX:-某個屬性，開啓或關閉某個功能。
比如-XX:+PrintGCDetails，開啓GC詳細信息。

查看所有參數

使用jps -l配合jinfo -flags pid可以查看所有參數。

也可以使用java -XX:+PrintFlagsInitial

查看修改後的參數

使用java -XX:PrintFlagsFinal可以查看修改後的參數，與上面類似。只是修改過後是:=而不是=。

查看常見參數

如果不想查看所有參數，可以用-XX:+PrintCommandLineFlags查看常用參數。

JVM 常用參數

-Xmx/-Xms

最大和初始堆大小。最大默認爲物理內存的1/4，初始默認爲物理內存的1/64。

-Xss

等價於-XX:ThresholdStackSize。用於設置單個棧的大小，系統默認值是0，不代表棧大小爲0。而是根據操作系統的不同，有不同的值。比如64位的Linux系統是1024K，而Windows系統依賴於虛擬內存。

-Xmn

新生代大小，一般不調。

-XX:MetaspaceSize

設置元空間大小。

-XX:+PrintGCDetails

輸出GC收集信息，包含GC和Full GC信息。

-XX:SurvivorRatio

新生代中，Eden區和兩個Survivor區的比例，默認是8:1:1。通過-XX:SurvivorRatio=4改成4:1:1

-XX:NewRatio

老生代和新年代的比列，默認是2，即老年代佔2，新生代佔1。如果改成-XX:NewRatio=4，則老年代佔4，新生代佔1。

-XX:MaxTenuringThreshold

新生代設置進入老年代的時間，默認是新生代逃過15次GC後，進入老年代。如果改成0，那麼對象不會在新生代分配，直接進入老年代。

四大引用

強引用

使用new方法創造出來的對象，默認都是強引用。GC的時候，就算內存不夠，拋出OutOfMemoryError也不會回收對象，死了也不回收。我們一般創建對象都是強引用

軟引用

需要用Object.Reference.SoftReference來顯示創建。如果內存夠，GC的時候不回收。內存不夠，則回收。常用於內存敏感的應用，比如高速緩存。

package jvm;

import java.lang.ref.SoftReference;

public class SoftReferenceDemo {
    public static void main(String[] args) {
        softRef_Memory_Enough();
        System.out.println("Not Enough");
        softRef_Memory_NotEnough();
    }

    private static void softRef_Memory_Enough() {
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
        System.out.println("===========");
        o1 = null;
        System.gc();
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
    }

    private static void softRef_Memory_NotEnough() {
        Object o1 = new Object();
        SoftReference<Object> softReference = new SoftReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
        System.out.println("===========");
        o1 = null;
        System.gc();

        try {
            byte[] bytes = new byte[30 * 1024 * 1024];
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(o1);
            System.out.println(softReference.get());
        }
    }
}

弱引用

需要用Object.Reference.WeakReference來顯示創建。無論內存夠不夠，GC的時候都回收，也可以用在高速緩存上。

   public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        WeakReference<Object> weakReference = new WeakReference<>(o1);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());
        System.out.println("==========");
        o1 = null;
        System.gc();
        System.out.println(o1);
        System.out.println(weakReference.get());
    }

WeakHashMap

傳統的HashMap就算key==null了，也不會回收鍵值對。但是如果是WeakHashMap，一旦內存不夠用時，且key==null時，會回收這個鍵值對。

public static void main(String[] args) {
        byte[] bytes = new byte[30 * 1024 * 1024];
        myHashMap();
        System.out.println("===============");
        myWeakHashMap();
    }

    private static void myHashMap() {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        Integer key = 1;
        String value = "HashMap";
        map.put(key, value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);
        System.gc();
        System.out.println(map + "\t" + map.size());
    }

    private static void myWeakHashMap() {
        WeakHashMap<Integer, String> map = new WeakHashMap<>();
        Integer key = 2;
        String value = "WeakHashMap";
        map.put(key, value);
        System.out.println(map);

        key = null;
        System.out.println(map);

        System.gc();
        System.out.println(map + "\t" + map.size());
    }

虛引用

軟應用和弱引用可以通過get()方法獲得對象，但是虛引用不行。虛引形同虛設，在任何時候都可能被GC，不能單獨使用，必須配合引用隊列（ReferenceQueue）來使用。設置虛引用的唯一目的，就是在這個對象被回收時，收到一個通知以便進行後續操作，有點像Spring的後置通知。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object o1 = new Object();
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference phantomReference = new PhantomReference(o1, referenceQueue);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(phantomReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());

        System.out.println("===========");

        o1 = null;
        System.gc();
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(o1);
        System.out.println(phantomReference.get());
        System.out.println(referenceQueue.poll());
    }

引用隊列

弱引用、虛引用被回收後，會被放到引用隊列裏面，通過poll方法可以得到。關於引用隊列和弱、虛引用的配合使用，