JVM面试知识点详解：组成、垃圾回收与调优-CSDN博客

本文链接：https://blog.csdn.net/Kaka_csdn14/article/details/130816891

1. 导读部分

写在开始 : 本文是学习 [黑马程序员] JVM 面试专题的学后记录, 仅仅用作个人复习准备面试用。
附学习地址 : https://www.bilibili.com/video/BV1yT411H7YK?p=116&vd_source=08ac522c6603c56e243d5e129a309a60

2. JVM 组成

2.1 程序计数器

个人回答：程序计数器是运行时数据区的一部分，用来指向执行的指令的位置，唯一不会发生OOM的地方；

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程序计数器（PC Register） ：线程私有，每个线程一份，内部保存字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。
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2.2 堆

个人回答：堆一般是运行时数据区空间最大的地方，存放的对象和数组；堆是线程共享的，也是垃圾回收的主要对象；堆分为新生代和老年代，新生代又分为eden区和s from 和 s to区，一般比例是8:1:1;

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线程共享区域：主要用来保存对象实例，数组等，当堆中没有内存空间可分配，无法再扩展时，OOM异常
组成： 年轻代 + 老年代

年轻代分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的 Survivor 区
老年代主要保存生命周期长的对象，一般是一些老对象

JDK7和8的区别：

7 有一个永久代，存储类信息、静态变量、常量、编译后代码；
8 移除了永久代，数据存储到本地内存的元空间，防止内存溢出；

2.3. 方法区

个人回答：方法区也是线程共享的，7及之前是永久代，8及之后是元空间，

方法区 Method Area 是各个线程共享的内存区域
主要存储类的信息，运行时常量池
虚拟机启动时候创建，关闭虚拟机时候释放
如果方法区域中内存无法满足分配请求，OOM：Metaspace

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常量池 ：可看作一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型和字面量等信息；当类被加载，常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址；

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2.4. 直接内存

个人回答：没听过

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直接内存 ：

不属于JVM 的内存结构，不由 JVM 进行管理。是虚拟机的系统内存，
常见于 NIO 操作时，用于数据缓冲区，分配回收成本高，但读写性能高；不受JVM内存回收管理 :::

2.5 虚拟机栈

个人回答 ; 虚拟机栈也是运行时数据区一部分，每个线程私有，生命周期随着线程的产生和销毁而变化，当内存空间不够会抛出 stackoverflow 异常，也可能有情况抛出 OOM 异常，存储的是方法出口，局部变量等，栈内存按照先进后出的顺序执行；
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Java Virtual machine Stacks ( java 虚拟机栈 )

每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈，先进后出；
每个栈由多个栈帧（frame）组成，对应每次方法调用时所占用内存；
每个线程只有一个活动栈帧，对应当前正在执行的那个方法；
可存放参数 | 局部变量 | 返回地址等

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2.6 垃圾回收是否涉及栈内存

个人回答：垃圾回收主要针对堆内存，栈是方法执行完毕弹栈释放，内存自动释放

2.7 栈内存分配越大越好吗

个人回答：不一定
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未必，默认栈内存一般是 1024 K；
栈帧过大导致线程数变少，比如，机器总内存512M，能活动线程数则是512个，如果栈内存改为2048K，那么可以活动的栈帧就会减半；

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2.8 方法内的局部变量是否线程安全

个人回答：不一定
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方法局部变量没有逃离方法作用范围，则安全；如果局部变量引用了对象，并逃离方法作用范围，则需要考虑线程安全；

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2.9 栈内存溢出的情况

个人回答 ; 栈帧过大

// 1 栈帧过多导致栈内存溢出，典型问题 ： 递归调用
// 2 栈帧过大导致栈内存溢出

public static void m1(){
    m1();  // 抛出 java.lang.StackOverflowError异常
}

栈堆的区别是

个人回答见下表：

区别	栈	堆
大小	一般是1024K	随对象的大小而定，一般大于栈
私有	每个线程私有	共享区域
生命周期	随方法调用一样	对象创建存在，垃圾回收可能消失
异常类型	两种 SOF OOM	只有 OOM
存啥	存局部变量和返回地址等	对象和数组等
垃圾回收	无	有
物理地址	连续,性能快	不连续,性能慢

3. 类加载器

3.1 类加载器是什么？有哪些

个人回答 : 类加载器就是对类的信息进行加载，有引导类加载器，扩展类加载器，系统应用类加载器以及自定义类加载器等几种
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类加载器只会运行二进制文件，类加载器作用就是将字节码文件加载到JVM中，从而让 Java 程序能够启动起来
BootStrap ClassLoader 加载JAVA_HOME/jre/lib 目录下的库
Ext /ext目录
App 加载classPath 下的类
CustomizeClassLoader : 自定义类继承 ClassLoader ,实现自定义类加载规则

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3.2 双亲委派模型

个人回答：类的加载优先找父类加载器进行，首先是引导类，其次是扩展类，然后是系统应用类加载器，最后是自定义的，为了保证安全，核心类库不被篡改；
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加载某一个类，先委托上一级加载器进行加载，如果上级加载器也有上级，则继续向上委托，如果该类委托上级没有被加载，子加载器尝试加载该类；

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3.3 JVM为什么用双亲委派机制

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为了安全，保证类库 API 不会被修改可以避免某一个类被从重复加载，当父类已加载后则无需重复加载，保证唯一性；

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3.4 类装载执行过程

个人回答：准备 -> 连接 -> 初始化太长记不清楚了，其中连接分为验证解析引用
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类从加载开始，知道卸载为止的生命周期包括加载验证准备解析初始化使用卸载
①加载：
通过类全名，获取类的二进制数据流；解析为方法区的数据结构（Java类模型）；在堆里创建类的实例，表示该类型。作为方法区这个类的各种数据的访问入口；
②连接：
验证，是否符合规范，安全性检查，文件格式，元数据，字节码都是格式检查，符号引用验证；准备，为类变量分配内存并设置类变量初始值，静态变量（分配空间在准备阶段完成设默认值）和静态变量final引用类型，赋值在初始化阶段完成，静态变量是final的基本类型，以及字符串常量，值已确定，赋值在准备阶段完成；解析，类的符号引用转为直接引用，比如：方法中调其他方法，方法名可理解为符号引用，直接引用是使用指针直接指向方法；
③初始化：对类的静态变量，静态代码块进行初始化操作；优先初始化父类，自上而下顺序
④使用 : JVM
从入口方法开始执行用户的程序代码（带哦用静态类成员变量，new 创建对象实例）
⑤卸载

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小结：

加载：查找和导入字节码文件
验证：保证类加载的准确性
准备：分配内存并设初始值
解析：类中的符号引用转为直接引用
初始化：对静态变量|代码块初始化
使用： JVM 从入口方法开始执行用户程序代码
卸载：执行完毕，JVM 开始销毁 Class 对象

4. 垃圾回收

强引用，软引用，弱引用，虚引用

个人回答：强不会被回收，软，当内存不够时会回收，弱，内存无论是否够都回收，虚
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强引用： GC Roots能找到，就不会被回收
软 : 配合 SoftReference使用，当垃圾多次回收，内存依然不够时候回收
弱 : 配合 WeakReference 使用，只要进行垃圾回收，就回收
虚：
必须配合引用队列使用，被引用对象回收时候，将虚引用入队，由Reference Handler 线程调用虚引用相关方法释放直接内存；

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:::info

ThreadLocal 内存泄漏问题：
ThreadLocal内存泄漏的原因主要是因为ThreadLocal中包含了ThreadLocalMap，然而ThreadLocalMap的对象是在Thread中的，如果Thread没有结束，则ThreadLocalMap一直不会释放，假如ThreadLocalMap中设置了很多值，而且没有手动设置remove()，则可能会造成内存泄露

:::

static class Entry extends Weakreference<ThreadLocal<?>>{
    Object value;

    Entry(ThreadLocal<?> k,Object v){
        super(k);
        value = v; // 强引用，不会被回收
    }
}

判断对象可被垃圾器回收

个人回答：引用计数可达性分析
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如果一个或多个对象没有任何引用指向它，那么该对象就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能会被垃圾回收器回收；定位垃圾的两种算法是引用计数
和可达性分析算法

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引用计数：
一个对象被引用一次，在当前对象头上递增一次引用次数，如果对象引用次数0，则可回收；
当对象出现了循环引用，则失效；引发内存泄漏；
可达性分析：

JVM 的垃圾回收器都是采用可达性分析探索所有存活对象扫描堆的对象，看能否沿着 GC Root 对象为起点的引用链找到该对象，找不到，就可回收；

虚拟机栈引用的对象（栈帧中的本地变量表）；
方法区类静态属性引用的对象；
方法区常量引用的对象；
本地方法栈 JNI 引用的对象（Native方法）；

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JVM垃圾回收算法

个人回答：标记清除，标记整理（针对老年代），复制算法（新生代常用）
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标记清除 ：标记和清除优点（标记和清除速度快）缺点（碎片化，内存不连贯）
标记整理 ：同标记清除，解决了碎片化，但多了一步对象移动内存位置，效率有一定影响
复制算法 ：
优点（垃圾对象多时效率高，无碎片）缺点（2块内存，同时刻，只能用一半，内存使用率低）一半年轻代用的多，将原有内存空间一分为二，每次使用其中一块，正在使用的对象复制到另一个内存空间，将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾回收；

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分代回收

个人回答：主要针对不同的内存区域采用不同的垃圾回收方式，垃圾回收器

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堆区域划分
1. 堆被分2份:新生代和老年代(1:2)
2. 新生代内部分为三部分 Eden区幸存者区 survivor(from和to) 8:1:1
对象分代回收策略
1. 新建对象,去Eden
2. 当 Eden内存不足,标记Eden和from的存活对象
3. 复制算法到 to区,完毕后 Eden和from 内存释放
4. 一段时间Eden内存又不足,标记Eden区to区存活对象,复制到 from区
5. 幸存区对象熬过15次回收,晋升到老年代(大对象提前晋升)

MinorGC 新生代垃圾回收,暂停时间短 (STW)
Mixed GC 新生代和老年代部分区域垃圾回收 G1特有
FullGC 新生代老年代完整垃圾回收,暂停时间长,尽力避免
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G1 垃圾回收器

个人回答 :

应用于新生代和老年代,9以后默认使用 G1
划分多个区域,每个区域可充当 eden survivor old humongous(专为大对象准备)
采用复制算法
响应时间和吞吐量兼顾
分三个阶段新生代回收(stw)、并发标记(重新标记 stw)、混合收集
如果并发失败（回收赶不上新建对象速度）触发Full GC

哪些垃圾回收器

串行垃圾收集器
Serial GC | Serial Old GC
并行垃圾收集器
Parallel Old GC | parNew GC
CMS(并发)垃圾收集器作用在老年代

5. JVM 实战

JVM 调优参数哪里设置

war包部署在 tomcat 中设置 (修改tomcat_home/bin/catalina.sh文件) windows 是.bat
jar包部署在启动参数设置 java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar
通常在 linux系统下直接加参数启动 springboot 项目
java -Xms512m -Xmx1024m -jar xxxx.jar --spring.profiles.active=prod &
nohup : 用于系统后台不挂断运行命令
参数 & ：命令在后台执行

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