JVM相关面试题汇总

说一下 JVM 的主要组成部分？及其作用？

类加载器（ClassLoader）
运行时数据区（Runtime Data Area）
执行引擎（Execution Engine）
本地库接口（Native Interface）
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（ExecutionEngine），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（NativeInterface）来实现整个程序的功能

说一下 JVM 运行时数据区？详细介绍下每个区域的作用?

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；
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；
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 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；
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中都有哪些类加载器

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；
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。

自定义类加载器：通过继承ClassLoader抽象类，实现loadClass方法

哪些情况会触发类加载机制

什么情况下需要开始类加载呢？
JVM规定有且只有5种情况需要立即对类进行初始化:

1.在遇到 new、putstatic、getstatic、invokestatic 字节码指令时，如果类尚未初始化，则需要先触发初始化。    
  

2.对类进行反射调用时，如果类还没有初始化，则需要先触发初始化。

  
3.初始化一个类时，如果其父类还没有初始化，则需要先初始化父类。

4.虚拟机启动时，用于需要指定一个包含 main() 方法的主类，虚拟机会先初始化这个主类。

5.当使用 JDK 1.7 的动态语言支持时，如果一个 java.lang.invoke.MethodHandle 实例最后的解析结果为 REF_getStatic、REF_putStatic、REF_invokeStatic 的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类还没初始化，则需要先触发初始化。

什么是双亲委派模型？

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。

说一下类装载的执行过程？

类装载分为以下 5 个步骤：

加载：根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入； 检查：检查加载的 class 文件的正确性； 准备：给类中的静态变量分配内存空间；
解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

怎么判断对象是否可以被回收？

一般有两种方法来判断：

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。

哪些变量可以作为GC Roots

见可作为GC Roots节点的对象

虚拟机栈中 (栈帧中的本地变量表) 引用的对象
方法区中类静态属性引用的对象
方法区中常量的引用对象
本地方法栈中引用的对象

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。

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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或标记清楚算法。

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 老生代版本，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。

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。

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：老生代和新生代，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。

老生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。

Minor GC与Full GC分别在什么时候发生？

新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC，JVM堆内存不够的时候发生FGC在

有没有在生产环境下排过错，说说过程?

可以说案例分析里面的案例，也可以说内存飙高的排查

说一下 你知道的JVM 性能监控的工具？

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。 jps jinfo jstat jmap jstack

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

idea + jprofiler内存分析

常用的 JVM 调优的参数都有哪些？

-Xms2g：初始化推大小为 2g；
-Xmx2g：堆最大内存为 2g；
-Xmn500M 设置年轻代为500m;
-XX:PermSize=500M ；  1.8之后采用 MetaspaceSize
-XX:MaxPermSize=500M ；  1.8之后采用 MaxMetaspaceSize
-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。
-XX:MaxDirectMemorySize : 设置直接内存的大小

JVM调优小结

JVM参数调优实际上没有具体的答案，要根据不同的实战场景进行对应的设置，还需要不断的调试和磨合，设置的不好，JVM不断执行Full
GC，导致整个系统变得很慢，网站停滞时间能达10秒以上，这种情况如果没隔几分钟就来一次，自己都受不了。这种停滞在测试的时候看不出来，只有网站pv达到数十万/天的时候问题就暴露出来了。
所以对于JVM调优的话术，我们可以这么说，结合我们公司之前的经验，对于JVM调优我们可以从下面方向进行分析：

1：如果服务器硬件性能足够，建议采用64位操作系统，Linux下64位的jdk比32位jdk要慢一些，但是吃得内存更多，吞吐量更大。

2：XMX和XMS设置一样大，MaxPermSize和MinPermSize设置一样大，这样可以减轻伸缩堆大小带来的压力。

3: -Xmn年轻代的大小， 并行：吞吐量 并发：低延迟 -XX:NewRadio年轻代和年老代的比值，
Sun建议 年轻代与年老代的比例：3/8 4: 垃圾回收器的选择： 响应时间优先的应用:并发收集器 ParNew + CMS
或者 G1 吞吐量优先的应用：并行收集器 Parallel Scavenge + Parallel Old
使用并发收集器，肯定就是追求最小的响应时间，所以应该减少年轻代，加大年老代，这样可以利用年老代的并发CMS收集器来减少响应时间。
使用并发收集器，一般是最求吞吐量优先的应用，会加大年轻代，缩小年老代。这样可以在年轻代回收掉大部分短期对象，减少中期对象，而老年代只存少部分长时间存活的对象。
（年老代的并发收集器使用标记,清除算法,所以不会对堆进行压缩.当收集器回收时,他会把相邻的空间进行合并,这样可以分配给较大的对象.但是,当堆空间较小时,运行一段时间以后,就会出现"内存碎片",如果并发收集器找不到足够的空间,那么并发收集器将会停止,然后使用传统的标记,清除方式进行回收.如果出现"碎片",可能需要进行如下配置:
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection:使用并发收集器时,开启对年老代的压缩.
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0:上面配置开启的情况下,这里设置多少次Full GC后,对年老代进行压缩 ）

5：调试的时候设置一些打印参数 如： -XX:+PrintClassHistogram
-XX:+HeapOnOutOfMerroryError -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintHeapAtGC -Xloggc:log/gc.log 这样可以让jvm虚拟机打印出类加载的情况，堆转储的快照，GC的详细回收日志 等等日志信息
6：当系统发生停顿的时候可能是GC的问题也可能是程序的问题，还有内存飙高，系统响应慢的时候，多利用jvm的监控工具实时注意jvm虚拟机的情况。
如可以通过jmap转储堆内存情况，通过jstack可以打印出线程的快照，在通过JProfiler或者JVisoulVM的分析工具进行分析。
– 这里可以加入JVM调优案例

7：仔细了解自己的应用，如果用了缓存，那么年老代应该大一些

8：垃圾回收时promotion failed是个很头痛的问题，一般可能是两种原因产生
第一个原因是救助空间不够，救助空间里的对象还不应该被移动到年老代，但年轻代又有很多对象需要放入救助空间；第二个原因是年老代没有足够的空间接纳来自年轻代的对象；这两种情况都会转向Full
GC，网站停顿时间较长。 第一个原因我的最终解决办法是去掉救助空间， 设置-XX:SurvivorRatio=65536
-XX:MaxTenuringThreshold=0即可

第二个原因我的解决办法是设置CMSInitiatingOccupancyFraction为某个值（假设70），这样年老代空间到70%时就开始执行CMS，年老代有足够的空间接纳来自年轻代的对象。

服务器： centos 6.4 linux64位操作系统 8G内存： 每日百万PV，无压力：

$JAVA_ARGS .= " -Dresin.home=$SERVER_ROOT
-server
-Xms6000M //堆初始值内存
-Xmx6000M //堆的最大内存
-Xmn500M //新生代内存
-XX:PermSize=500M //永久代初始值
-XX:MaxPermSize=500M //永久代最大值
-XX:SurvivorRatio=65536 //新生代救助区和Eden区 比值 这么设置实际上市去掉救助区
-XX:MaxTenuringThreshold=0 //新生代对象晋升老年的代年龄，设置0
-Xnoclassgc //不开启class收集
-XX:+DisableExplicitGC //禁止 System.gc()显示调用，防止手残党
-XX:+UseParNewGC //年轻代垃圾收集器 ParNewGC
-XX:+UseConcMarkSweepGC //年老代垃圾收集器 CMS
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection //开启内存压缩功能
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled //开启永久代回收
-XX:-CMSParallelRemarkEnabled
-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 //永久代占用多少时 进行永久代回收
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0
-XX:+PrintClassHistogram //打印class加载信息
-XX:+PrintGCDetails //打印GC信息
-XX:+PrintGCTimeStamps //打印GC信息
-XX:+PrintHeapAtGC //打印GC 堆的信息
-Xloggc:log/gc.log ";