2021面试-JVM

文章目录

• 2021面试-JVM
• JVM内存模型
• • 程序计数器（线程私有）
  • 虚拟机栈（线程私有）
  • 本地方法栈（线程私有）
  • 堆 （线程共享）
  • 方法区/永久代（线程共享）
• MinorGC的过程（复制-清空-互换）
• MajorGC的过程：
• • 产生OOM：
• 老年代：
• 垃圾回收
• • 如何确定对象已死？
  • 垃圾收集算法：
  • 垃圾收集器：
• 多路复用IO模型
• • 相关参数：
  • • 堆设置
    • 收集器设置
    • 垃圾回收统计信息
    • 并行收集器设置
    • 并发收集器设置
• 类加载-反射
• • JVM类加载机制
  • 双亲委派：
  • • 双亲委派的几个好处：
    • 双亲委派 “父子加载器”之间是继承关系吗？
    • ⭐️ 双亲委派是如何实现的 ？
    • 如何主动破坏双亲委派机制：
    • 双亲委派被破坏的列子
  • Person p = new Person()在内存中发生了什么？
  • 什么情况下创建的对象不在堆中？

JVM内存模型

程序计数器（线程私有）

• Java方法指向字节码文件的行号指示器
• Native方法为空
• 这是虚拟机唯一一个没有OOM的区域

虚拟机栈（线程私有）

• 是Java方法的执行的内存模型
• 方法在执行的时候会创建一个栈帧：包含局部变量表，操作数栈，动态链接，方法返回地址。
• 栈帧随着方法调用被创建，随着方法结束而销毁。

本地方法栈（线程私有）

• 和虚拟机栈作用类似，区别是：虚拟机栈为Java方法服务，而本地方法栈是为Native方法服务
• HotSpot VM将本地方法区和虚拟机栈合二为一。

堆 （线程共享）

• 运行时数据区
• 创建的对象和数组都是保存在Java堆内存中。
• 堆也是垃圾收集器进行垃圾回收的最重要区域。
• 从GC的角度分为：新生代（Eden，From Survivor，To Survivor）和老年代

方法区/永久代（线程共享）

• 用于存储JVM加载的类信息。常量和静态变量，即时编译后的代码数据。
• 包含运行时常量池，用于存放各种字面量和符号引用。

MinorGC的过程（复制-清空-互换）

• MinorGC采用复制算法
• eden，from复制到to区 ， 年龄+1
• 清空eden，from
• to和from互换

MajorGC的过程：

• 首先扫描一次老年代，标记出存活的对象，回收没有标记的对象。
• 耗时比较长，会产生内存碎片

产生OOM：

• 永久带，GC不会在主程序运行期间对永久带进行清理，所以随着加载class的增多而胀满，最终抛出OOM
• 老年代，当有大的对象老年代装不下的是就会抛出OOM

老年代：

• 存放应用周期长的内存对象

垃圾回收

如何确定对象已死？

• 引用计数法：会产生循环引用的问题
• 可达性分析法：
  • 通过GCroots作为起点，向下搜索，当对象没有任何的引用链相连，说明已经死亡。
  • VM栈中的引用 — 方法区的静态引用 ---- JNI中的引用

垃圾收集算法：

• 标记清楚法 ： 效率低，内存碎片多
  • 标记：标记处需要回收的对象
  • 清除：清除被标记的对象所占用的空间
• 复制算法：
  • 将内存分为均等的两块，每次只使用一块，
  • 当一块满了复制存活的对象到另一块
  • 把已使用的清除掉
• 标记整理算法：
  • 结合了上面两种算法
  • 标记阶段和标记清除差不多，标记后不清理对象，而是将存活的对象移到另一端
  • 然后清除端边界外的对象。
• 分代收集法：
  • 新生代采用复制算法
    • 每次只有少量的存活对象，只需付出少量的复制成本就可以完美收集
    • 每次只使用eden和from区，将存活的复制到to区
  • 老年代采用标记整理算法
    • 当对象在Survivor区躲过一次GC后，其年龄+1， 默认下年龄到达15的对象移到老年代

垃圾收集器：

• Serial
  • 最基本的垃圾收集器，单线程，复制算法
  • Client模式下新生代的垃圾回收器
• ParNew
  • Serial收集器的多线程版本， 复制算法
  • -XX：ParallelGCThreads参数限定线程数
  • Server模式下新生代默认的垃圾回收器
• Parallel Scavenge
  • 多线程复制算法、高效
  • 利用高吞吐量高效的利用cpu时间
• Serial Old
  • 单线程，标记整理算法
  • Client默认老年代垃圾收集器
  • Server模式下：
    • 与新生代的Parallel Scavenge搭配使用
    • 作为老年代CMS的后备垃圾收集方案
• Parallel Old
  • 多线程， 标记整理算法
• CMS - Concurrent Mark Sweep
  • 多线程，标记清除算法
• G1: Garbage first
  • 标记整理算法，不产生内存碎片
  • 非常精准的停顿时间，不牺牲吞吐量的前提下， 实现低停顿垃圾回收

多路复用IO模型

• 会有一个线程不断的轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件的时候，
• 才真正调用实际的IO读写操作。

相关参数：

堆设置

• -xms:初始堆大小
• -Xmx:最大堆大小
• -XX:NewSize=n:设置年轻代大小
• -XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
• -XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
• -XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小

收集器设置

• -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
• -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
• -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
• -XX:+UseConcmarkSweepGC:设置并发收集器

垃圾回收统计信息

• -XX:+PrintGC
• -XX:+PrintGCDetails
• -XX:+PrintGCTimeStamps
• -Xloggc:filename

并行收集器设置

• -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的cpu数。并行收集线程数。
• -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
• -XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)

并发收集器设置

• -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单cpu情况。
• -XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的cpu数。并行收集线程数。

类加载-反射

JVM类加载机制

• 加载-验证-准备-解析-初始化
  • 加载： 在内存中生成一个代表这个类的对象，作为方法区这个类的数据入口。
  • 验证： 确保class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求
  • 准备： 在方法区中分配变量所使用的内存空间。初始化阶段为默认值
  • 解析： 虚拟机将常量池中的符合引用替换为直接引用的过程
  • 初始化： 真正执行类中定义的Java程序代码
    • 初始化是执行类构造器的过程
      • 启动类加载器： Bootstrap ClassLoader
      • 拓展类加载起： Extension ClassLoader
      • 应用程序类加载器： Application ClassLoader
      • 用户自定义加载器： User ClassLoader

双亲委派：

• 当一个类收到类加载请求，它首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，
• 每一层类加载器都是如此。
• 只有当父类反馈自己无法完成这个请求的时候，子类加载器才会尝试自己去加载。
• 目的是：保证不同的类加载最终得到的是同一个object对象。

双亲委派的几个好处：

• 可以避免类的重复加载
• 保证了安全性

双亲委派 “父子加载器”之间是继承关系吗？

双亲委派模型中，类加载器之间的父子关系一般不会以继承的关系来实现，而都是使用组合的关系来复用父加载器的代码

⭐️ 双亲委派是如何实现的 ？

• 先检查类是否已经被加载过
• 若没有加载则调用父类加载器的loadClass()进行加载
• 若父类加载器为空，则默认使用启动类加载器作为父加载器
• 若父类加载失败，抛出ClassNotFoundException异常后，在调用自己的findClass()进行加载

如何主动破坏双亲委派机制：

• 自定义一个类加载器
• 重写其中的loadClass（）方法，使其不进行向上委派即可

双亲委派被破坏的列子

• 1. 双亲委派出现之前：JDK1.2之后才引入的，在这之前是没有遵守的
• 2. JNDI，JDBC等需要加载SPI接口实现类的情况。
• 3. 为了实现热插拔热部署的工具。
• 4. Tomcat等容器的出现
• 5. Osgi，Jigsaw等模块化技术的应用

Person p = new Person()在内存中发生了什么？

• 将Person.class文件加载进内存中。
• 在栈中为p开辟一个变量空间
• 在堆中为对象分配空间
• 对对象中的成员变量进行初始化
• 调用静态代码块，非静态代码块对象进行初始化（没有就不执行）
• 调用构造方法对对象进行初始化，对象初始化完毕
• 将对象的内存地址赋值给p变量，让p变量指向该对象。

什么情况下创建的对象不在堆中？

• jit编译器下的逃逸分析算法会分析类使用情况