JVM面试题

JVM面试题

1. 内存模型以及分区，需要详细到每个区放什么。

答：

• 栈区**：

栈分为java虚拟机栈和本地方法栈

1) 重点是Java虚拟机栈，它是线程私有的，生命周期与线程相同。

2) 每个方法执行都会创建一个栈帧，用于存放局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等。每个方法从被调用，直到被执行完。对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。

3) 通常说的栈就是指局部变量表部分，存放编译期间可知的8种基本数据类型，及对象引用和指令地址。局部变量表是在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个栈中的局部变量分配内存大小是确定的。

4) 会有两种异常StackOverFlowError和 OutOfMemoneyError。当线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度就会抛出StackOverFlowError错误；虚拟机栈动态扩展，当扩展无法申请到足够的内存空间时候，抛出OutOfMemoneyError。

5) 本地方法栈 为虚拟机使用到本地方法服务（native）

• 堆区：

1) 堆被所有线程共享区域，在虚拟机启动时创建，唯一目的存放对象实例。

2) 堆区是gc的主要区域，通常情况下分为两个区块年轻代和年老代。更细一点年轻代又分为Eden区，放新创建对象，From survivor 和 To survivor 保存gc后幸存下的对象，默认情况下各自占比 8:1:1。

3) 会有异常OutOfMemoneyError

• 方法区：

1) 被所有线程共享区域，用于存放已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等数据。被Java虚拟机描述为堆的一个逻辑部分。习惯是也叫它永久代（permanmentgeneration）

2) 垃圾回收很少光顾这个区域，不过也是需要回收的，主要针对常量池回收，类型卸载。

3) 常量池具有一定的动态性，里面可以存放编译期生成的常量；运行期间的常量也可以添加进入常量池中，比如string的intern()方法。

• 程序计数器：

1) 当前线程所执行的行号指示器。通过改变计数器的值来确定下一条指令，比如循环，分支，跳转，异常处理，线程恢复等都是依赖计数器来完成。

2) Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的。为了线程切换能恢复到正确的位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，所以它是线程私有的。

3) 唯一一块Java虚拟机没有规定任何OutofMemoryError的区块

2. 堆里面的分区：Eden，survival from to，老年代，各自的特点。

• Eden区

Eden区位于Java堆的年轻代，是新对象分配内存的地方，由于堆是所有线程共享的，因此在堆上分配内存需要加锁。而Sun JDK为提升效率，会为每个新建的线程在Eden上分配一块独立的空间由该线程独享，这块空间称为TLAB（Thread Local Allocation Buffer）。在TLAB上分配内存不需要加锁，因此JVM在给线程中的对象分配内存时会尽量在TLAB上分配。如果对象过大或TLAB用完，则仍然在堆上进行分配。如果Eden区内存也用完了，则会进行一次Minor GC（young GC）。

• Survival from to

Survival区与Eden区相同都在Java堆的年轻代。Survival区有两块，一块称为from区，另一块为to区，这两个区是相对的，在发生一次Minor GC后，from区就会和to区互换。在发生Minor GC时，Eden区和Survivalfrom区会把一些仍然存活的对象复制进Survival to区，并清除内存。Survival to区会把一些存活得足够旧的对象移至年老代。

• 年老代

年老代里存放的都是存活时间较久的，大小较大的对象，因此年老代使用标记整理算法。当年老代容量满的时候，会触发一次Major GC（full GC），回收年老代和年轻代中不再被使用的对象资源。 3. 对象创建方法，对象的内存分配，对象的访问定位。

4. GC的两种判定方法：引用计数与引用链。

1.引用数法

引用计数法师垃圾收集的早期策略，在这中方法中，堆中每个对象都有一个引用计数，每当有一个地方引用他时，引用计数值就+1,当引用失效时，引用计数值就-1，任何时刻引用计数值为0的对象就是可以被回收，当一个对象被垃圾收集时，被它引用 的对象引用计数值就-1，所以在这种方法中一个对象被垃圾收集会导致后续其他对象的垃圾收集行动。

优点：判定效率高；

缺点：不完全准确，当两个对象相互引用的时候就无法回收，导致内存泄漏。

2.可达性分析算法

这个算法的基本思路就是通过一系列名为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，下图对象object5, object6, object7虽然有互相判断，但它们到GC Roots是不可达的，所以它们将会判定为是可回收对象。

在Java语言里，可作为GC Roots对象的包括如下几种： a.虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象 b.方法区中的类静态属性引用的对象 c.方法区中的常量引用的对象

d.本地方法栈中JNI的引用的对象

3.最终判定

即使在可达性分析算法中不可达的对象，也并非是“非死不可”的，这时候它们暂时处于“缓刑”阶段，要真正宣告一个对象死亡，至少要经历再次标记过程。标记的前提是对象在进行可达性分析后发现没有与GC Roots相连接的引用链。

3.1.第一次标记并进行一次筛选

筛选的条件是此对象是否有必要执行finalize()方法，一个对象只能执行一次finalize（）。 当对象没有覆盖finalize方法，或者finzlize方法已经被虚拟机调用过，虚拟机将这两种情况都视为“没有必要执行”，对象被回收。 3.2.第二次标记

如果这个对象被判定为有必要执行finalize（）方法，那么这个对象将会被放置在一个名为：F-Queue的队列之中，并在稍后由一条虚拟机自动建立的、低优先级的Finalizer线程去执行。这里所谓的“执行”是指虚拟机会触发这个方法，但并不承诺会等待它运行结束。这样做的原因是，如果一个对象finalize（）方法中执行缓慢，或者发生死循环（更极端的情况），将很可能会导致F-Queue队列中的其他对象永久处于等待状态，甚至导致整个内存回收系统崩溃。 Finalize（）方法是对象脱逃死亡命运的最后一次机会，稍后GC将对F-Queue中的对象进行第二次小规模标记，如果对象要在finalize（）中成功拯救自己----只要重新与引用链上的任何的一个对象建立关联即可，譬如把自己赋值给某个类变量或对象的成员变量，那在第二次标记时它将移除出“即将回收”的集合。如果对象这时候还没逃脱，那基本上它就真的被回收了。

5. GC的三种收集方法：标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点，分别用在什么地方，如果让你优化收集方法，有什么思路？

• 第一种：标记清除 它是最基础的收集算法。

原理：分为标记和清除两个阶段：首先标记出所有的需要回收的对象，在标记完成以后统一回收所有被标记的对象。

特点：（1）效率问题，标记和清除的效率都不高；（2）空间的问题，标记清除以后会产生大量不连续的空间碎片，空间碎片太多可能会导致程序运行过程需要分配较大的对象时候，无法找到足够连续内存而不得不提前触发一次垃圾收集。 地方 ：适合在老年代进行垃圾回收，比如CMS收集器就是采用该算法进行回收的。

• 第二种：标记整理

原理：分为标记和整理两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。 特点：不会产生空间碎片，但是整理会花一定的时间。 地方：适合老年代进行垃圾收集，parallel Old（针对parallel scanvange gc的） gc和Serial old收集器就是采用该算法进行回收的。

• 第三种：复制算法

原理：它先将可用的内存按容量划分为大小相同的两块，每次只是用其中的一块。当这块内存用完了，就将还存活着的对象复制到另一块上面，然后把已经使用过的内存空间一次清理掉。

特点：没有内存碎片，只要移动堆顶指针，按顺序分配内存即可。代价是将内存缩小位原来的一半。 地方：适合新生代区进行垃圾回收。serial new，parallel new和parallel scanvage 收集器，就是采用该算法进行回收的。 复制算法改进思路：由于新生代都是朝生夕死的，所以不需要1：1划分内存空间，可以将内存划分为一块较大的Eden和两块较小的Suvivor空间。每次使用Eden和其中一块Survivor。当回收的时候，将Eden和Survivor中还活着的对象一次性地复制到另一块Survivor空间上，最后清理掉Eden和刚才使用过的Suevivor空间。其中Eden和Suevivor的大小比例是8：1。缺点是需要老年代进行分配担保，如果第二块的Survovor空间不够的时候，需要对老年代进行垃圾回收，然后存储新生代的对象，这些新生代当然会直接进入来老年代。

优化收集方法的思路 分代收集算法 原理：根据对象存活的周期的不同将内存划分为几块，然后再选择合适的收集算法。 一般是把java堆分成新生代和老年代，这样就可以根据各个年待的特点采用最适合的收集算法。在新生代中，每次垃圾收集都会有大量的对象死去，只有少量存活，所以选用复制算法。老年代因为对象存活率高，没有额外空间对他进行分配担保，所以一般采用标记整理或者标记清除算法进行回收。

6. GC收集器有哪些？CMS收集器与G1收集器的特点。

1）串行的，也就是采用单线程（比较老了），分类：serial new（收集年轻代，复制算法）和serial old（收集老年代，标记整理），缺点：单线程，进行垃圾回收时暂时所有的用户线程。优点：实现简单。

（2）并行的，采用多线程，对于年轻代有两个： parallel new（简称ParNew）（参考serial new的多线程版本）和parallel scavenge；parallel scavenge是一个针对年轻代的垃圾回收器，采用复制算法，主要的优点是进行垃圾回收时不会停止用户线程（不会发生stop the world）

老年代回收器也有两种：Parallel old是parallel scavenge的我老年代设计的。CMS（并发标记清除），它采用标记清除算法，采用这种的优点就是快，因此会尽快的进行回收，减少停顿时间。

（3）高级杀手(最新)：G1收集器，年轻代和老年代通吃，最新一代的技术。面向服务器端的垃圾收集器（并行+并发的垃圾收集器）。 注意区分并发和并行。并行是多条垃圾收集线程同时工作，用户线程是等待状态； 并发是用户线程用户和垃圾收集线程同时执行

7. Minor GC与Full GC分别在什么时候发生？

触发MinorGC(Young GC)

虚拟机在进行minorGC之前会判断老年代最大的可用连续空间是否大于新生代的所有对象总空间

1、如果大于的话，直接执行minorGC

2、如果小于，判断是否开启HandlerPromotionFailure，没有开启直接FullGC

3、如果开启了HanlerPromotionFailure, JVM会判断老年代的最大连续内存空间是否大于历次晋升的大小，如果小于直接执行FullGC

4、如果大于的话，执行minorGC

触发FullGC

老年代空间不足 如果创建一个大对象，Eden区域当中放不下这个大对象，会直接保存在老年代当中，如果老年代空间也不足，就会触发Full GC。为了避免这种情况，最好就是不要创建太大的对象。

持久代空间不足 如果有持久代空间的话，系统当中需要加载的类，调用的方法很多，同时持久代当中没有足够的空间，就出触发一次Full GC

YGC出现promotion failure promotion failure发生在Young GC, 如果Survivor区当中存活对象的年龄达到了设定值，会就将Survivor区当中的对象拷贝到老年代，如果老年代的空间不足，就会发生promotion failure， 接下去就会发生Full GC.

统计YGC发生时晋升到老年代的平均总大小大于老年代的空闲空间 在发生YGC是会判断，是否安全，这里的安全指的是，当前老年代空间可以容纳YGC晋升的对象的平均大小，如果不安全，就不会执行YGC,转而执行Full GC。

显示调用System.gc