Java面试之JVM原理总结

1、什么是JVM?

  答:JVM是Java Virual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,他是一个虚构出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟计算机功能来实现的。Java虚拟机包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息,时Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的字节码,就可以在多种平台上不加修改的运行。JVM在执行字节码时,实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

2、JRE/JDK/JVM是什么关系?

  答:JRE是Java运行环境,即(Java Runtime Environment),也就是Java平台。所有的Java程序都要在JRE下才能运行。

    JDK是开发工具包,即(Java Development Kit),它是程序开发者用来编译、调试Java程序,它也是Java程序,也需要JRE才能运行。

    JVM是Java虚拟机,即(Java Virual Machine),它是JRE的一部分,一个虚构出来的计算机,它支持跨平台。

3、JVM原理?

  答:JVM是Java核心和基础,在Java编译器和os平台之间的虚拟处理器。他可以在上面执行Java的字节码程序。Java编译器只要面向JVM,生成JVM能理解的代码或字节码文件。Java源文件经编译成字节码程序,通过JVM将每一条指令翻译成不同平台的机器码,通过特定平台运行。

  Java面试之JVM原理总结

4、JVM体系结构:

类加载器:加载class文件;

执行引擎:执行字节码或者执行本地方法

运行时数据区:包括方法区、堆、Java栈、PC寄存器、本地方法栈
Java面试之JVM原理总结

5、JVM运行时数据区

  a.PC寄存器:用于存储每个线程下一步将执行的JVM指令;

  b.栈:栈是线程私有的,每个线程创建的同时都会创建的同时都会创建JVM栈,JVM栈中存放当前线程中的局部基本类型的变量;

  c.堆:它是JVM用来存储对象实例以及数组值的区域,可以认为Java中所有通过new创建的对象的内存都在此分配,Heap中的对象的内存需要等待GC进行回收。堆是JVM所有线程共享的。

  d.方法区:存放了所加载的类信息(名称、修饰符等)、类中的静态变量、类中定义为final类型的常量、类中的Field信息、类中的方法信息;通过class对象中的getName等方法来获取信息时,实际这些数据是来源于方法区,方法区是全局共享的。

  e.运行时常量池:存放类中固定的常量信息、方法和Field的引用信息等,其空间是从方法区中分配。

  f.本地方法栈:JVM采用本地方法栈来支持native方法的执行,此区域用于存储每个native方法调用的状态。

6、如何判断对象是否存活:

  a.引用计数法:给对象中添加一个引用计数器,当一个地方引用了对象,计数加1;当引用失效,计数器减1;当计数器为0表示该对象已死、可回收;但很难解决循环引用问题;

  b.可达性分析:通过一系列称为“GC Root”的对象作为起点,从这些节点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链,当一个对象GC Roots没有任何引用链相连,则证明此对象已死、可回收。Java中可以作为GC Roots的对象包括:虚拟机栈中引用的对象、本地方法栈中native方法引用的对象、方法区静态属性引用的对象、方法区常量引用的对象。

7、JVM垃圾回收:

  • 对新生代的对象的收集称为minor GC;
  • 对老年代的对象的收集称为full GC;
  • 程序中主动调用System.gc()强制执行的GC为full GC;
  • 强引用:默认情况下,对象采用的均为强引用;
  • 软引用:适用于缓存场景(只有在内存不够用的情况下才会被回收)
  • 弱引用:在GC时一定会被GC回收
  • 虚引用:用于判断对象是否被GC

8、垃圾收集算法:

  • 标记—清除算法:有两点不足,一个效率问题,标记和清除过程都效率不高;一个是空间问题,标记清除后会产生大量不连续的内存碎片;
  • 复制算法:解决了内存碎片问题,但是内存利用率低;
  • 标记整理算法:解决了内存碎片问题

9、分代收集算法:

  • 新生代:每次GC时都会有大量对象死去,少量存活,使用复制算法;新生代又分为Eden区、Survivor(Survivor from、Survivor to)大小比例默认为8:1:1;JVM给每个对象定义一个对象年龄计数器,乳沟对象在Eden出生并经过第一个Minor GC后仍然存活,并且能被Survivor容纳,将被移入Survivor并且年龄设定为1.每熬过一次Minor GC,年龄就加1,当它的年龄到了一定程度(默认15岁,可以通过XX:MaxTenuringThreshold来设定),就会移入老年代;如果Survivor相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor的一半,年龄大于等于x的所有对象直接进入老年代,无需等到最大年龄要求。
  • 老年代:老年代中的对象存活率高、没有额外空间进行分配,就是用标记—清除或标记—整理算法;大对象可以直接进入老年代,JVM可以配置对象达到阈值后进入老年代的大小(-XX:PretenureSizeThreshold)

10、垃圾收集器:

  • Serial收集器:是最基本、历史最久的收集器,单线程,并且在收集是必须暂停所有的工作线程;
  • ParNew收集器:是Serial收集器的多线程版本;
  • Parallel Scavenge收集器:新生代收集器,并行的多线程收集器。它的目标是达到一个可控的吞吐量,这样可以高效率的利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,适合在后台运算;
  • Serial Old收集器:Serial 收集器的老年代版本,单线程,主要是标记—整理算法来收集垃圾;
  • Parallel Old收集器:Parallel Scavenge的老年代版本,多线程,主要是标记—整理算法来收集垃圾;Parallel Old 和 Serial Old 不能同时搭配使用,后者性能较差发挥不出前者的作用;
  • CMS收集器:收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器;基于标记清除算法,并发收集、低停顿、运作过程复杂(初始标记、并发标记、重新标记、并发清除)。CMS收集器有3个缺点:1。对CPU资源非常敏感(占用资源);2。无法处理浮动垃圾(在并发清除时,用户线程新产生的垃圾叫浮动垃圾),可能出现“Concurrent Mode Failure”失败;3。产生大量内存碎片  
  • G1收集器:
    • 特点:
      • 分代收集,G1可以不需要其他GC收集器的配合就能独立管理整个堆,采用不同的方式处理新生对象和已经存活一段时间的对象;
      • 空间整合:采用标记整理算法,局部采用复制算法(Region之间),不会有内存碎片,不会因为大对象找不到足够的连续空间而提前触发GC;
      • 可预测的停顿:能够让使用者明确指定一个时间片段内,消耗在垃圾收集上的时间不超过时间范围内;
上一篇:微信小程序开发之带搜索记录的搜索框


下一篇:Java_异常处理误区