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Java面試題及答案(19/19)——JVM

194. 說一下 jvm 的主要組成部分?及其作用?

 

● 類加載器(ClassLoader)

● 運行時數據區(Runtime Data Area)

● 執行引擎(Execution Engine)

● 本地庫接口(Native Interface)

 

組件的作用: 首先通過類加載器(ClassLoader)會把 Java 代碼轉換成字節碼,運行時數據區(Runtime Data Area)再把字節碼加載到內存中,而字節碼文件只是 JVM 的一套指令集規范,并不能直接交個底層操作系統去執行,因此需要特定的命令解析器執行引擎(Execution Engine),將字節碼翻譯成底層系統指令,再交由 CPU 去執行,而這個過程中需要調用其他語言的本地庫接口(Native Interface)來實現整個程序的功能。

 

195. 說一下 jvm 運行時數據區?

 

● 程序計數器

● 虛擬機棧

● 本地方法棧

● 堆

● 方法區

 

有的區域隨著虛擬機進程的啟動而存在,有的區域則依賴用戶進程的啟動和結束而創建和銷毀。

 

196. 說一下堆棧的區別?

 

● 棧內存存儲的是局部變量,而堆內存存儲的是實體;

 

● 棧內存的更新速度要快于堆內存,因為局部變量的生命周期很短;

 

● 棧內存存放的變量生命周期一旦結束就會被釋放,而堆內存存放的實體會被垃圾回收機制不定時的回收。

 

197. 隊列和棧是什么?有什么區別?

 

● 隊列和棧都是被用來預存儲數據的。

● 隊列允許先進先出檢索元素,但也有例外的情況,Deque 接口允許從兩端檢索元素。

● 棧和隊列很相似,但它運行對元素進行后進先出進行檢索。

 

198. 什么是雙親委派模型?

 

在介紹雙親委派模型之前先說下類加載器。對于任意一個類,都需要由加載它的類加載器和這個類本身一同確立在 JVM 中的唯一性,每一個類加載器,都有一個獨立的類名稱空間。類加載器就是根據指定全限定名稱將 class 文件加載到 JVM 內存,然后再轉化為 class 對象。

 

類加載器分類:

 

● 啟動類加載器(Bootstrap ClassLoader):是虛擬機自身的一部分,用來加載Java_HOME/lib/目錄中的,或者被 -Xbootclasspath 參數所指定的路徑中并且被虛擬機識別的類庫;

 

● 其他類加載器:擴展類加載器(Extension ClassLoader):負責加載<java_home style=“box-sizing: border-box; -webkit-tap-highlight-color: transparent; text-size-adjust: none; -webkit-font-smoothing: antialiased; outline: 0px !important;”>\lib\ext目錄或Java. ext. dirs系統變量指定的路徑中的所有類庫;</java_home>

應用程序類加載器(Application ClassLoader)。負責加載用戶類路徑(classpath)上的指定類庫,我們可以直接使用這個類加載器。一般情況,如果我們沒有自定義類加載器默認就是用這個加載器。

 

雙親委派模型:如果一個類加載器收到了類加載的請求,它首先不會自己去加載這個類,而是把這個請求委派給父類加載器去完成,每一層的類加載器都是如此,這樣所有的加載請求都會被傳送到頂層的啟動類加載器中,只有當父加載無法完成加載請求(它的搜索范圍中沒找到所需的類)時,子加載器才會嘗試去加載類。

 

199. 說一下類加載的執行過程?

 

類加載分為以下 5 個步驟:

 

● 加載:根據查找路徑找到相應的 class 文件然后導入;

● 檢查:檢查加載的 class 文件的正確性;

● 準備:給類中的靜態變量分配內存空間;

● 解析:虛擬機將常量池中的符號引用替換成直接引用的過程。符號引用就理解為一個標示,而在直接引用直接指向內存中的地址;

● 初始化:對靜態變量和靜態代碼塊執行初始化工作。

 

200. 怎么判斷對象是否可以被回收?

 

一般有兩種方法來判斷:

 

● 引用計數器:為每個對象創建一個引用計數,有對象引用時計數器 +1,引用被釋放時計數 -1,當計數器為 0 時就可以被回收。它有一個缺點不能解決循環引用的問題;

 

● 可達性分析:從 GC Roots 開始向下搜索,搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當一個對象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時,則證明此對象是可以被回收的。

 

201. java 中都有哪些引用類型?

 

● 強引用

● 軟引用

● 弱引用

● 虛引用(幽靈引用/幻影引用)

 

202. 說一下 jvm 有哪些垃圾回收算法?

 

● 標記-清除算法

● 標記-整理算法

● 復制算法

● 分代算法

 

203. 說一下 jvm 有哪些垃圾回收器?

 

● Serial:最早的單線程串行垃圾回收器。

 

● Serial Old:Serial 垃圾回收器的老年版本,同樣也是單線程的,可以作為 CMS 垃圾回收器的備選預案。

 

● ParNew:是 Serial 的多線程版本。

 

● Parallel 和 ParNew 收集器類似是多線程的,但 Parallel 是吞吐量優先的收集器,可以犧牲等待時間換取系統的吞吐量。

 

● Parallel Old 是 Parallel 老生代版本,Parallel 使用的是復制的內存回收算法,Parallel Old 使用的是標記-整理的內存回收算法。

 

● CMS:一種以獲得最短停頓時間為目標的收集器,非常適用 B/S 系統。

 

● G1:一種兼顧吞吐量和停頓時間的 GC 實現,是 JDK 9 以后的默認 GC 選項。

 

204. 詳細介紹一下 CMS 垃圾回收器?

 

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的簡稱,是以犧牲吞吐量為代價來獲得最短回收停頓時間的垃圾回收器。對于要求服務器響應速度的應用上,這種垃圾回收器非常適合。在啟動 JVM 的參數加上“-XX:+UseConcMarkSweepGC”來指定使用 CMS 垃圾回收器。

 

CMS 使用的是標記-清除的算法實現的,所以在 gc 的時候回產生大量的內存碎片,當剩余內存不能滿足程序運行要求時,系統將會出現 Concurrent Mode Failure,臨時 CMS 會采用 Serial Old 回收器進行垃圾清除,此時的性能將會被降低。

 

205. 新生代垃圾回收器和老生代垃圾回收器都有哪些?有什么區別?

 

● 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復制算法,復制算法的優點是效率高,缺點是內存利用率低;老年代回收器一般采用的是標記-整理的算法進行垃圾回收。

 

206. 簡述分代垃圾回收器是怎么工作的?

 

分代回收器有兩個分區:老生代和新生代,新生代默認的空間占比總空間的 1/3,老生代的默認占比是 2/3。

 

新生代使用的是復制算法,新生代里有 3 個分區:Eden、To Survivor、From Survivor,它們的默認占比是 8:1:1,它的執行流程如下:

 

● 把 Eden + From Survivor 存活的對象放入 To Survivor 區;

 

● 清空 Eden 和 From Survivor 分區;

 

● From Survivor 和 To Survivor 分區交換,From Survivor 變 To Survivor,To Survivor 變 From Survivor。

 

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移動時都存活的對象,年齡就 +1,當年齡到達 15(默認配置是 15)時,升級為老生代。大對象也會直接進入老生代。

 

老生代當空間占用到達某個值之后就會觸發全局垃圾收回,一般使用標記整理的執行算法。以上這些循環往復就構成了整個分代垃圾回收的整體執行流程。

 

207. 說一下 jvm 調優的工具?

 

JDK 自帶了很多監控工具,都位于 JDK 的 bin 目錄下,其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 這兩款視圖監控工具。

 

● jconsole:用于對 JVM 中的內存、線程和類等進行監控;

 

● jvisualvm:JDK 自帶的全能分析工具,可以分析:內存快照、線程快照、程序死鎖、監控內存的變化、gc 變化等。

 

208. 常用的 jvm 調優的參數都有哪些?

 

-Xms2g:初始化推大小為 2g;

-Xmx2g:堆最大內存為 2g;

-XX:NewRatio=4:設置年輕的和老年代的內存比例為 1:4;

-XX:SurvivorRatio=8:設置新生代 Eden 和 Survivor 比例為 8:2;

-XX:+UseParNewGC:指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器組合;

-XX:+UseParallelOldGC:指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器組合;

-XX:+UseConcMarkSweepGC:指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器組合;

-XX:+PrintGC:開啟打印 gc 信息;

-XX:+PrintGCDetails:打印 gc 詳細信息。


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