1.什麼是Java虛擬機？爲什麼被稱作是“跨平臺的編程語言”
Java虛擬機是一個可以執行Java字節碼的虛擬機進程。Java源文件被編譯成能被Java虛擬機執行的字節碼文件。 Java被設計成允許應用程序可以運行在任意的平臺，而不需要程序員爲每一個平臺單獨重寫或者是重新編譯。Java虛擬機讓這個變爲可能，因爲它知道底層硬件平臺的指令長度和其他特性
2.Java內存結構？
方法區和對是所有線程共享的內存區域；而java棧、本地方法棧和程序員計數器是運行是線程私有的內存區域。
- Java堆（Heap）,是Java虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這裏分配內存。
- 方法區（Method Area）,方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。
- 程序計數器（Program Counter Register）,程序計數器（Program Counter Register）是一塊較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。
- JVM棧（JVM Stacks）,與程序計數器一樣，Java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命週期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java方法執行的內存模型：每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
- 本地方法棧（Native Method Stacks）,本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native方法服務
3.解釋內存中的棧(stack)、堆(heap)和方法區(method area)的用法
通常我們定義一個基本數據類型的變量，一個對象的引用，還有就是函數調用的現場保存都使用JVM中的棧空間；而通過new關鍵字和構造器創建的對象則放在堆空間，堆是垃圾收集器管理的主要區域，由於現在的垃圾收集器都採用分代收集算法，所以堆空間還可以細分爲新生代和老生代，再具體一點可以分爲Eden、Survivor（又可分爲From Survivor和To Survivor）、Tenured；方法區和堆都是各個線程共享的內存區域，用於存儲已經被JVM加載的類信息、常量、靜態變量、JIT編譯器編譯後的代碼等數據；程序中的字面量（literal）如直接書寫的100、”hello”和常量都是放在常量池中，常量池是方法區的一部分，。棧空間操作起來最快但是棧很小，通常大量的對象都是放在堆空間，棧和堆的大小都可以通過JVM的啓動參數來進行調整，棧空間用光了會引發StackOverflowError，而堆和常量池空間不足則會引發OutOfMemoryError
4.對象分配規則
- 對象優先分配在Eden區，如果Eden區沒有足夠的空間時，虛擬機執行一次Minor GC。
- 大對象直接進入老年代（大對象是指需要大量連續內存空間的對象）。這樣做的目的是避免在Eden區和兩個Survivor區之間發生大量的內存拷貝（新生代採用複製算法收集內存）。
- 長期存活的對象進入老年代。虛擬機爲每個對象定義了一個年齡計數器，如果對象經過了1次Minor GC那麼對象會進入Survivor區，之後每經過一次Minor GC那麼對象的年齡加1，知道達到閥值對象進入老年區。
- 動態判斷對象的年齡。如果Survivor區中相同年齡的所有對象大小的總和大於Survivor空間的一半，年齡大於或等於該年齡的對象可以直接進入老年代。
- 空間分配擔保。每次進行Minor GC時，JVM會計算Survivor區移至老年區的對象的平均大小，如果這個值大於老年區的剩餘值大小則進行一次Full GC，如果小於檢查HandlePromotionFailure設置，如果true則只進行Monitor GC,如果false則進行Full GC。
5.什麼是類的加載
類的加載指的是將類的.class文件中的二進制數據讀入到內存中，將其放在運行時數據區的方法區內，然後在堆區創建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區內的數據結構。類的加載的最終產品是位於堆區中的Class對象，Class對象封裝了類在方法區內的數據結構，並且向Java程序員提供了訪問方法區內的數據結構的接口。
6.類加載器
- 啓動類加載器：Bootstrap ClassLoader，負責加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下，或被-Xbootclasspath參數指定的路徑中的，並且能被虛擬機識別的類庫
- 擴展類加載器：Extension ClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實現，它負責加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統變量指定的路徑中的所有類庫（如javax.*開頭的類），開發者可以直接使用擴展類加載器。
- 應用程序類加載器：Application ClassLoader，該類加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來實現，它負責加載用戶類路徑（ClassPath）所指定的類，開發者可以直接使用該類加載器
10.類的生命週期
類的生命週期包括這幾個部分，加載、連接、初始化、使用和卸載，其中前三部是類的加載的過程,如下圖；
- 加載，查找並加載類的二進制數據，在Java堆中也創建一個java.lang.Class類的對象
- 連接，連接又包含三塊內容：驗證、準備、初始化。 1）驗證，文件格式、元數據、字節碼、符號引用驗證； 2）準備，爲類的靜態變量分配內存，並將其初始化爲默認值； 3）解析，把類中的符號引用轉換爲直接引用
- 初始化，爲類的靜態變量賦予正確的初始值
- 使用，new出對象程序中使用
- 卸載，執行垃圾回收
11.Java對象結構
Java對象由三個部分組成：對象頭、實例數據、對齊填充。
對象頭由兩部分組成，第一部分存儲對象自身的運行時數據：哈希碼、GC分代年齡、鎖標識狀態、線程持有的鎖、偏向線程ID（一般佔32/64 bit）。第二部分是指針類型，指向對象的類元數據類型（即對象代表哪個類）。如果是數組對象，則對象頭中還有一部分用來記錄數組長度。
實例數據用來存儲對象真正的有效信息（包括父類繼承下來的和自己定義的）
對齊填充：JVM要求對象起始地址必須是8字節的整數倍（8字節對齊）
12.Java對象的定位方式
句柄池、直接指針。
13.如何判斷對象可以被回收？
判斷對象是否存活一般有兩種方式：
- 引用計數：每個對象有一個引用計數屬性，新增一個引用時計數加1，引用釋放時計數減1，計數爲0時可以回收。此方法簡單，無法解決對象相互循環引用的問題。
- 可達性分析（Reachability Analysis）：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，則證明此對象是不可用的，不可達對象。
14.JVM的永久代中會發生垃圾回收麼？
垃圾回收不會發生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會觸發完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔細查看垃圾收集器的輸出信息，就會發現永久代也是被回收的。這就是爲什麼正確的永久代大小對避免Full GC是非常重要的原因。請參考下Java8：從永久代到元數據區 (注：Java8中已經移除了永久代，新加了一個叫做元數據區的native內存區)
15.引用的分類
- 強引用：GC時不會被回收
- 軟引用：描述有用但不是必須的對象，在發生內存溢出異常之前被回收
- 弱引用：描述有用但不是必須的對象，在下一次GC時被回收
- 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，虛引用用來在GC時返回一個通知。
16.判斷一個對象應該被回收
1.該對象沒有與GC Roots相連
2.該對象沒有重寫finalize()方法或finalize()已經被執行過則直接回收（第一次標記）、否則將對象加入到F-Queue隊列中（優先級很低的隊列）在這裏finalize()方法被執行，之後進行第二次標記，如果對象仍然應該被GC則GC，否則移除隊列。 （在finalize方法中，對象很可能和其他 GC Roots中的某一個對象建立了關聯，finalize方法只會被調用一次，且不推薦使用finalize方法）
17.回收方法區
方法區回收價值很低，主要回收廢棄的常量和無用的類。
如何判斷無用的類：
1.該類所有實例都被回收（Java堆中沒有該類的對象）
2.加載該類的ClassLoader已經被回收
3.該類對應的java.lang.Class對象沒有在任何地方被引用，無法在任何地方利用反射訪問該類
18.垃圾收集算法
GC最基礎的算法有三種： 標記 -清除算法、複製算法、標記-壓縮算法，我們常用的垃圾回收器一般都採用分代收集算法。
- 標記 -清除算法，“標記-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一樣，算法分爲“標記”和“清除”兩個階段：首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成後統一回收掉所有被標記的對象。
- 複製算法，“複製”（Copying）的收集算法，它將可用內存按容量劃分爲大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活着的對象複製到另外一塊上面，然後再把已使用過的內存空間一次清理掉。
- 標記-壓縮算法，標記過程仍然與“標記-清除”算法一樣，但後續步驟不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所有存活的對象都向一端移動，然後直接清理掉端邊界以外的內存
- 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分爲新生代和老年代，這樣就可以根據各個年代的特點採用最適當的收集算法
19.垃圾回收器
- Serial收集器，串行收集器是最古老，最穩定以及效率高的收集器，可能會產生較長的停頓，只使用一個線程去回收。
- ParNew收集器，ParNew收集器其實就是Serial收集器的多線程版本。
- Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器類似ParNew收集器，Parallel收集器更關注系統的吞吐量。
- Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和“標記－整理”算法
- CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時間爲目標的收集器。
- G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服務器的垃圾收集器,主要針對配備多顆處理器及大容量內存的機器. 以極高概率滿足GC停頓時間要求的同時,還具備高吞吐量性能特徵
20.調優命令
Sun JDK監控和故障處理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo
- jps，JVM Process Status Tool,顯示指定系統內所有的HotSpot虛擬機進程。
- jstat，JVM statistics Monitoring是用於監視虛擬機運行時狀態信息的命令，它可以顯示出虛擬機進程中的類裝載、內存、垃圾收集、JIT編譯等運行數據。
- jmap，JVM Memory Map命令用於生成heap dump文件
- jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是與jmap搭配使用，用來分析jmap生成的dump，jhat內置了一個微型的HTTP/HTML服務器，生成dump的分析結果後，可以在瀏覽器中查看
- jstack，用於生成java虛擬機當前時刻的線程快照。
- jinfo，JVM Configuration info 這個命令作用是實時查看和調整虛擬機運行參數。
22.調優工具
常用調優工具分爲兩類,jdk自帶監控工具：jconsole和jvisualvm，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)、GChisto。
- jconsole，Java Monitoring and Management Console是從java5開始，在JDK中自帶的java監控和管理控制檯，用於對JVM中內存，線程和類等的監控
- jvisualvm，jdk自帶全能工具，可以分析內存快照、線程快照；監控內存變化、GC變化等。
- MAT，Memory Analyzer Tool，一個基於Eclipse的內存分析工具，是一個快速、功能豐富的Java heap分析工具，它可以幫助我們查找內存泄漏和減少內存消耗
- GChisto，一款專業分析gc日誌的工具
23Minor 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內存不夠的時候發生FGC
24.JVM性能調優的一些方式
- 設定堆內存大小
-Xmx：堆內存最大限制。
- 設定新生代大小。 新生代不宜太小，否則會有大量對象湧入老年代
-XX:NewSize：新生代大小
-XX:NewRatio 新生代和老生代佔比
-XX:SurvivorRatio：伊甸園空間和倖存者空間的佔比
- 設定垃圾回收器 年輕代用 -XX:+UseParNewGC 年老代用-XX:+UseConcMarkSweepGC