JVM总结

1. JVM 的主要组成部分？及其作用？

 

（1）类加载器（ClassLoader）：在JVM启动时或者在类运行时将需要的class加载到JVM中。

（2）执行引擎（Execution Engine）：负责执行class文件中包含的字节码指令。

（3）本地库接口（Native Interface）

（4）内存区域、运行时数据区（Runtime Data Area），也称为内存区。是在JVM运行的时候操作所分配的内存区。运行时内存区主要可以划分为5个区域：方法区、堆（共享），虚拟机栈，本地方法栈、程序计数器。

（5）本地方法接口：主要是调用C或C++实现的本地方法及返回结果。

组件的作用： 首先通过类加载器（ClassLoader）会把 Java 代码转换成字节码，运行时数据区（Runtime Data Area）再把字节码加载到内存中，而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 cpu去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

 

2、JVM 运行时数据区

不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同，但都会遵从 Java 虚拟机规范， Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分：

方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；

本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；

Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；

程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；

 

3、JVM堆栈的区别

功能方面：堆是用来存放对象的，栈是用来执行程序的。

共享性：堆是线程共享的，栈是线程私有的。

空间大小：堆大小远远大于栈。

 

4、双亲委派模型

在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在 JVM 中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将 class 文件加载到 JVM 内存，然后再转化为 class 对象。

类加载器分类：

启动类加载器（Bootstrap ClassLoader），是虚拟机自身的一部分，用来加载Java_HOME/lib/目录中的，或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库；

其他类加载器：

扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载\lib\ext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库；

应用程序类加载器（Application ClassLoader）。负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

双亲委派模型：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层的类加载器都是如此，这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载无法完成加载请求（它的搜索范围中没找到所需的类）时，子加载器才会尝试去加载类。

 

5、怎么判断对象是否可以被回收？

引用计数器：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；

可达性分析：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC

Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

 

6、java类加载的过程

当Java程序需要使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，JVM会通过加载、链接(验证、准备和解析)、初始化三个步骤来对该类进行初始化。

（1）加载：查找和导入Class文件

类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。

（2）链接：其中解析步骤是可以选择的

 

a）检查：检查载入的class文件数据的正确性

b）准备：给类的静态变量分配存储空间

c）解析：将符号引用转成直接引用

（3）初始化：对静态变量，静态代码块执行初始化工作

1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类;

2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。

 

7、Java 中都有哪些引用类型

强引用：发生 gc 的时候不会被回收。

软引用：有用但不是必须的对象，在发生内存溢出之前会被回收。

弱引用：有用但不是必须的对象，在下一次GC时会被回收。

虚引用（幽灵引用/幻影引用）：无法通过虚引用获得对象，用 Phantomreference 实现虚引用，虚引用的用途是在 gc 时返回一个通知。

 

8、说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法

标记-清除算法：标记无用对象，然后进行清除回收。缺点：效率不高，无法清除垃圾碎片。

标记-整理算法：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。

复制算法：按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。

分代算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代基本采用复制算法，老年代采用标记整理算法。

 

9、说一下 JVM 有哪些垃圾回收器

Serial：最早的单线程串行垃圾回收器。

Serial Old：Serial 垃圾回收器的老年版本，同样也是单线程的，可以作为 CMS 垃圾回收器的备选预案。

ParNew：是 Serial 的多线程版本。

Parallel 和 ParNew 收集器类似是多线程的，但 Parallel 是吞吐量优先的收集器，可以牺牲等待时间换取系统的吞吐量。

Parallel Old 是 Parallel 老年代版本，Parallel 使用的是复制的内存回收算法，Parallel Old 使用的是标记-整理的内存回收算法。

CMS：一种以获得最短停顿时间为目标的收集器，非常适用 B/S 系统。

G1：一种兼顾吞吐量和停顿时间的 GC 实现，是 JDK 9 以后的默认 GC 选项。

 

10、新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？

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采用的是复制算法，复制算法的优点是效率高，缺点是内存利用率低；

老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

 

11、详细介绍一下 CMS 垃圾回收器？

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的简称，是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动 JVM 的参数加上“-XX:+UseConcmarkSweepGC”来指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是标记-清除的算法实现的，所以在 gc 的时候回产生大量的内存碎片，当剩余内存不能满足程序运行要求时，系统将会出现 Concurrent Mode Failure，临时 CMS 会采用 Serial Old 回收器进行垃圾清除，此时的性能将会被降低。

 

12、简述分代垃圾回收器是怎么工作的？

分代回收器有两个分区：老生代和新年代，新生代默认的空间占比总空间的 1/3，老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法，新生代里有 3 个分区：Eden、To Survivor、From Survivor，它们的默认占 比是 8:1:1，它的执行流程如下：

       把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区；

清空 Eden 和 From Survivor 分区；

From Survivor 和 To Survivor 分区交换，From Survivor 变 To Survivor，To Survivor 变 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象，年龄就 +1，当年龄到达 15（默认配置是15）时，升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。

老年代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回，一般使用标记整理的执行算法。以上这些循 环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

 

13、说一下 JVM 调优的工具？

JDK 自带了很多监控工具，都位于 JDK 的 bin 目录下，其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 这两款视图监控工具。

jconsole：用于对 JVM 中的内存、线程和类等进行监控；

jvisualvm：JDK 自带的全能分析工具，可以分析：内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc 变化等。

 

14、常用的 JVM 调优的参数都有哪些？

       -xms2g：初始化堆大小为 2g；

-Xmx2g：堆最大内存为 2g；

-XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4；

-XX:SurvivorRatio=8：设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2；

–XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合；

-XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合；

-XX:+UseConcmarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合；

-XX:+PrintGC：开启打印 gc 信息；

-XX:+PrintGCDetails：打印 gc 详细信息。