JVM的面試真題有哪些

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)JVM的面試真題有哪些，文章內(nèi)容質(zhì)量較高，因此小編分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后對(duì)相關(guān)知識(shí)有一定的了解。

JVM系列知識(shí)，非常的重要，面試基本是必問的。

1. 對(duì)象一定分配在堆中嗎？有沒有了解逃逸分析技術(shù)？

「對(duì)象一定分配在堆中嗎？」 不一定的，JVM通過**「逃逸分析」**，那些逃不出方法的對(duì)象會(huì)在棧上分配。

• 「什么是逃逸分析？」

逃逸分析(Escape Analysis)，是一種可以有效減少Java 程序中同步負(fù)載和內(nèi)存堆分配壓力的跨函數(shù)全局?jǐn)?shù)據(jù)流分析算法。通過逃逸分析，Java Hotspot編譯器能夠分析出一個(gè)新的對(duì)象的引用的使用范圍，從而決定是否要將這個(gè)對(duì)象分配到堆上。

? 逃逸分析是指分析指針動(dòng)態(tài)范圍的方法，它同編譯器優(yōu)化原理的指針分析和外形分析相關(guān)聯(lián)。當(dāng)變量（或者對(duì)象）在方法中分配后，其指針有可能被返回或者被全局引用，這樣就會(huì)被其他方法或者線程所引用，這種現(xiàn)象稱作指針（或者引用）的逃逸(Escape)。通俗點(diǎn)講，如果一個(gè)對(duì)象的指針被多個(gè)方法或者線程引用時(shí)，那么我們就稱這個(gè)對(duì)象的指針發(fā)生了逃逸。 ?

• 「一個(gè)逃逸分析的例子」

/**
 *  @author 撿田螺的小男孩
 */
public class EscapeAnalysisTest {

    public static Object object;

    //StringBuilder可能被其他方法改變，逃逸到了方法外部。
    public StringBuilder  escape(String a, String b) {
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        str.append(a);
        str.append(b);
        return str;
    }

    //不直接返回StringBuffer,不發(fā)生逃逸
    public String notEscape(String a, String b) {
        StringBuilder str = new StringBuilder();
        str.append(a);
        str.append(b);
        return str.toString();
    }

    //外部線程可見object,發(fā)生逃逸
    public void objectEscape(){
        object = new Object();
    }

    //僅方法內(nèi)部可見,不發(fā)生逃逸
    public void objectNotEscape(){
        Object object = new Object();
    }
}

「逃逸分析的好處」

?棧上分配，可以降低垃圾收集器運(yùn)行的頻率。同步消除，如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)對(duì)象只能從一個(gè)線程可訪問，那么在這個(gè)對(duì)象上的操作可以不需要同步。標(biāo)量替換，把對(duì)象分解成一個(gè)個(gè)基本類型，并且內(nèi)存分配不再是分配在堆上，而是分配在棧上。這樣的好處有，一、減少內(nèi)存使用，因?yàn)椴挥蒙蓪?duì)象頭。二、程序內(nèi)存回收效率高，并且GC頻率也會(huì)減少。?

2.虛擬機(jī)為什么使用元空間替換了永久代？

「什么是元空間？什么是永久代？為什么用元空間代替永久代？」 我們先回顧一下**「方法區(qū)」**吧,看看虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)內(nèi)存圖，如下:

? 方法區(qū)和堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。 ?

「什么是永久代？它和方法區(qū)有什么關(guān)系呢？」

? 如果在HotSpot虛擬機(jī)上開發(fā)、部署，很多程序員都把方法區(qū)稱作永久代。可以說方法區(qū)是規(guī)范，永久代是Hotspot針對(duì)該規(guī)范進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)。在Java7及以前的版本，方法區(qū)都是永久代實(shí)現(xiàn)的。 ?

「什么是元空間？它和方法區(qū)有什么關(guān)系呢？」

? 對(duì)于Java8，HotSpots取消了永久代，取而代之的是元空間(Metaspace)。換句話說，就是方法區(qū)還是在的，只是實(shí)現(xiàn)變了，從永久代變?yōu)樵臻g了。 ?

「為什么使用元空間替換了永久代？」

• 永久代的方法區(qū)，和堆使用的物理內(nèi)存是連續(xù)的。

**「永久代」**是通過以下這兩個(gè)參數(shù)配置大小的~

• -XX:PremSize：設(shè)置永久代的初始大小

• -XX:MaxPermSize: 設(shè)置永久代的最大值，默認(rèn)是64M

對(duì)于**「永久代」，如果動(dòng)態(tài)生成很多class的話，就很可能出現(xiàn)「java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space錯(cuò)誤」**，因?yàn)橛谰么臻g配置有限嘛。最典型的場(chǎng)景是，在web開發(fā)比較多jsp頁面的時(shí)候。

• JDK8之后，方法區(qū)存在于元空間(Metaspace)。物理內(nèi)存不再與堆連續(xù)，而是直接存在于本地內(nèi)存中，理論上機(jī)器**「內(nèi)存有多大，元空間就有多大」**。

可以通過以下的參數(shù)來設(shè)置元空間的大?。?/p>

?-XX:MetaspaceSize，初始空間大小，達(dá)到該值就會(huì)觸發(fā)垃圾收集進(jìn)行類型卸載，同時(shí)GC會(huì)對(duì)該值進(jìn)行調(diào)整：如果釋放了大量的空間，就適當(dāng)降低該值；如果釋放了很少的空間，那么在不超過MaxMetaspaceSize時(shí)，適當(dāng)提高該值。-XX:MaxMetaspaceSize，最大空間，默認(rèn)是沒有限制的。-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為分配空間所導(dǎo)致的垃圾收集-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為釋放空間所導(dǎo)致的垃圾收集?

「所以，為什么使用元空間替換永久代？」

? 表面上看是為了避免OOM異常。因?yàn)橥ǔＪ褂肞ermSize和MaxPermSize設(shè)置永久代的大小就決定了永久代的上限，但是不是總能知道應(yīng)該設(shè)置為多大合適, 如果使用默認(rèn)值很容易遇到OOM錯(cuò)誤。當(dāng)使用元空間時(shí)，可以加載多少類的元數(shù)據(jù)就不再由MaxPermSize控制, 而由系統(tǒng)的實(shí)際可用空間來控制啦。 ?

3.什么是Stop The World ? 什么是OopMap？什么是安全點(diǎn)？

進(jìn)行垃圾回收的過程中，會(huì)涉及對(duì)象的移動(dòng)。為了保證對(duì)象引用更新的正確性，必須暫停所有的用戶線程，像這樣的停頓，虛擬機(jī)設(shè)計(jì)者形象描述為**「Stop The World」**。

在HotSpot中，有個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（映射表）稱為**「OopMap」。一旦類加載動(dòng)作完成的時(shí)候，HotSpot就會(huì)把對(duì)象內(nèi)什么偏移量上是什么類型的數(shù)據(jù)計(jì)算出來，記錄到OopMap。在即時(shí)編譯過程中，也會(huì)在「特定的位置」**生成 OopMap，記錄下棧上和寄存器里哪些位置是引用。

這些特定的位置主要在：

• 1.循環(huán)的末尾（非 counted 循環(huán)）

• 2.方法臨返回前 / 調(diào)用方法的call指令后

• 3.可能拋異常的位置

這些位置就叫作**「安全點(diǎn)(safepoint)?！?* 用戶程序執(zhí)行時(shí)并非在代碼指令流的任意位置都能夠在停頓下來開始垃圾收集，而是必須是執(zhí)行到安全點(diǎn)才能夠暫停。

4.說一下JVM 的主要組成部分及其作用？

JVM包含兩個(gè)子系統(tǒng)和兩個(gè)組件，分別為

?Class loader(類裝載子系統(tǒng))Execution engine(執(zhí)行引擎子系統(tǒng))；Runtime data area(運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)組件)Native Interface(本地接口組件)。?

• 「Class loader(類裝載)：」 根據(jù)給定的全限定名類名(如：java.lang.Object)來裝載class文件到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中。

• 「Execution engine（執(zhí)行引擎）」：執(zhí)行class的指令。

• 「Native Interface(本地接口)：」 與native lib交互，是其它編程語言交互的接口。

• 「Runtime data area(運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域)」：即我們常說的JVM的內(nèi)存。

? 首先通過編譯器把 Java源代碼轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，Class loader(類裝載)再把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，而字節(jié)碼文件只是 JVM 的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層操作系統(tǒng)去執(zhí)行，因此需要特定的命令解析器執(zhí)行引擎（Execution Engine），將字節(jié)碼翻譯成底層系統(tǒng)指令，再交由 CPU 去執(zhí)行，而這個(gè)過程中需要調(diào)用其他語言的本地庫接口（Native Interface）來實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的功能。 ?

5. 守護(hù)線程是什么？守護(hù)線程和非守護(hù)線程的區(qū)別是？守護(hù)線程的作用是？

「守護(hù)線程」是區(qū)別于用戶線程哈，「用戶線程」即我們手動(dòng)創(chuàng)建的線程，而守護(hù)線程是程序運(yùn)行的時(shí)候在后臺(tái)提供一種「通用服務(wù)的線程」。垃圾回收線程就是典型的守護(hù)線程。

「守護(hù)線程和非守護(hù)線程的區(qū)別是？」 我們通過例子來看吧~

    /**
      */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()-> {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("我是子線程(用戶線程.I am running");
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
        });
        //標(biāo)記為守護(hù)線程
        t1.setDaemon(true);
        //啟動(dòng)線程
        t1.start();

        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("主線程執(zhí)行完畢...");
    }

運(yùn)行結(jié)果：

可以發(fā)現(xiàn)標(biāo)記為守護(hù)線程后，「主線程銷毀停止，守護(hù)線程一起銷毀」。我們?cè)倏聪?，去?t1.setDaemon(true)守護(hù)標(biāo)記的效果：

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(()-> {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                        System.out.println("我是子線程(用戶線程.I am running");
                    } catch (Exception e) {
                    }
                }
        });
        //啟動(dòng)線程
        t1.start();

        Thread.sleep(3000);
        System.out.println("主線程執(zhí)行完畢...");
    }

所以，當(dāng)主線程退出時(shí)，JVM 也跟著退出運(yùn)行，守護(hù)線程同時(shí)也會(huì)被回收，即使是死循環(huán)。如果是用戶線程，它會(huì)一直停在死循環(huán)跑。這就是**「守護(hù)線程和非守護(hù)線程的區(qū)別」**啦。

守護(hù)線程擁有**「自動(dòng)結(jié)束自己生命周期的特性」，非守護(hù)線程卻沒有。如果垃圾回收線程是非守護(hù)線程，當(dāng)JVM 要退出時(shí)，由于垃圾回收線程還在運(yùn)行著，導(dǎo)致程序無法退出，這就很尷尬。這就是「為什么垃圾回收線程需要是守護(hù)線程啦」**。

6.WeakHashMap了解過嘛？它是怎么工作的？

「WeakHashMap」 類似HashMap ，不同點(diǎn)在WeakHashMap的key是**「弱引用」**的key。

談到**「弱引用」**，在這里回顧下四種引用吧

?強(qiáng)引用：Object obj=new Object()這種，只要強(qiáng)引用關(guān)系還存在，垃圾收集器就永遠(yuǎn)不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象。軟引用: 一般情況不會(huì)回收，如果內(nèi)存不夠要溢出時(shí)才會(huì)進(jìn)行回收弱引用：當(dāng)垃圾收集器開始工作，無論當(dāng)前內(nèi)存是否足夠，都會(huì)回收掉只被弱引用關(guān)聯(lián)的對(duì)象。虛引用：為一個(gè)對(duì)象設(shè)置虛引用的唯一目的只是為了能在這個(gè)對(duì)象被回收時(shí)收到一個(gè)系統(tǒng)的通知。?

正是因?yàn)閃eakHashMap使用的是弱引用，「它的對(duì)象可能隨時(shí)被回收」。WeakHashMap 類的行為部分**「取決于垃圾回收器的動(dòng)作」,調(diào)用兩次size()方法返回不同值，調(diào)用兩次isEmpty()，一次返回true，一次返回false都是「可能的」**。

WeakHashMap**「工作原理」**回答這兩點(diǎn)：

?WeakHashMap具有弱引用的特點(diǎn)：隨時(shí)被回收對(duì)象。 發(fā)生GC時(shí)，WeakHashMap是如何將Entry移除的呢？?

WeakHashMap內(nèi)部的Entry繼承了WeakReference，即弱引用，所以就具有了弱引用的特點(diǎn)，「隨時(shí)可能被回收」?？聪略创a哈：

    private static class Entry<K,V> extends WeakReference<Object> implements Map.Entry<K,V> {
        V value;
        final int hash;
        Entry<K,V> next;

        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(Object key, V value,
              ReferenceQueue<Object> queue,
              int hash, Entry<K,V> next) {
            super(key, queue);
            this.value = value;
            this.hash  = hash;
            this.next  = next;
        }
        ......

「WeakHashMap是如何將Entry移除的？」 GC每次清理掉一個(gè)對(duì)象之后，引用對(duì)象會(huì)放到ReferenceQueue的，接著呢遍歷queue進(jìn)行刪除。WeakHashMap的增刪改查操作，就是直接/間接調(diào)用expungeStaleEntries()方法，達(dá)到及時(shí)清除過期entry的目的?？梢钥聪耬xpungeStaleEntries源碼哈：

  /**
     * Expunges stale entries from the table.
     */
    private void expungeStaleEntries() {
        for (Object x; (x = queue.poll()) != null; ) {
            synchronized (queue) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) x;
                int i = indexFor(e.hash, table.length);

                Entry<K,V> prev = table[i];
                Entry<K,V> p = prev;
                while (p != null) {
                    Entry<K,V> next = p.next;
                    if (p == e) {
                        if (prev == e)
                            table[i] = next;
                        else
                            prev.next = next;
                        // Must not null out e.next;
                        // stale entries may be in use by a HashIterator
                        e.value = null; // Help GC
                        size--;
                        break;
                    }
                    prev = p;
                    p = next;
                }
            }
        }
    }

7. 是否了解Java語法糖嘛？說下12種Java中常用的語法糖？

語法糖（Syntactic Sugar），也稱糖衣語法，讓程序更加簡(jiǎn)潔，有更高的可讀性。Java 中最常用的語法糖主要有泛型、變長(zhǎng)參數(shù)、條件編譯、自動(dòng)拆裝箱、內(nèi)部類等12種。

• 語法糖一、switch 支持 String 與枚舉

• 語法糖二、 泛型

• 語法糖三、 自動(dòng)裝箱與拆箱

• 語法糖四 、 方法變長(zhǎng)參數(shù)

• 語法糖五 、 枚舉

• 語法糖六 、 內(nèi)部類

• 語法糖七 、條件編譯

• 語法糖八 、 斷言

• 語法糖九 、 數(shù)值字面量

• 語法糖十 、 for-each

• 語法糖十一 、 try-with-resource

• 語法糖十二、Lambda表達(dá)式

感興趣的朋友，可以看下這篇文章哈：不了解這12個(gè)語法糖，別說你會(huì)Java！

8. 什么是指針碰撞？什么是空閑列表？什么是TLAB？

? 一般情況下，JVM的對(duì)象都放在堆內(nèi)存中（發(fā)生逃逸分析除外）。當(dāng)類加載檢查通過后，Java虛擬機(jī)開始為新生對(duì)象分配內(nèi)存。如果Java堆中內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的，所有被使用過的的內(nèi)存都被放到一邊，空閑的內(nèi)存放到另外一邊，中間放著一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器，所分配內(nèi)存僅僅是把那個(gè)指針向空閑空間方向挪動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的實(shí)例，這種分配方式就是“「指針碰撞」”。 ?

? 如果Java堆內(nèi)存中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，已被使用的內(nèi)存和空閑的內(nèi)存相互交錯(cuò)在一起，不可以進(jìn)行指針碰撞啦，虛擬機(jī)必須維護(hù)一個(gè)列表，記錄哪些內(nèi)存是可用的，在分配的時(shí)候從列表找到一塊大的空間分配給對(duì)象實(shí)例，并更新列表上的記錄，這種分配方式就是“「空閑列表」” ?

對(duì)象創(chuàng)建在虛擬機(jī)中是非常頻繁的行為，可能存在線性安全問題。如果一個(gè)線程正在給A對(duì)象分配內(nèi)存，指針還沒有來的及修改，同時(shí)另一個(gè)為B對(duì)象分配內(nèi)存的線程，仍引用這之前的指針指向，這就出**「問題」**了。

? 可以把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)行，每個(gè)線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存,這就是**「TLAB（Thread Local Allocation Buffer，本地線程分配緩存）」** 。虛擬機(jī)通過-XX:UseTLAB設(shè)定它的。 ?

9.CMS垃圾回收器的工作過程，CMS收集器和G1收集器的區(qū)別。

CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器：是一種以獲得最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，標(biāo)記清除算法，運(yùn)作過程：「初始標(biāo)記，并發(fā)標(biāo)記，重新標(biāo)記，并發(fā)清除」，收集結(jié)束會(huì)產(chǎn)生大量空間碎片。如圖（下圖來源互聯(lián)網(wǎng)）：

「CMS收集器和G1收集器的區(qū)別：」

• CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；

• G1收集器收集范圍是老年代和新生代，不需要結(jié)合其他收集器使用；

• CMS收集器以最小的停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器；

• G1收集器可預(yù)測(cè)垃圾回收的停頓時(shí)間

• CMS收集器是使用“標(biāo)記-清除”算法進(jìn)行的垃圾回收，容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片

• G1收集器使用的是“標(biāo)記-整理”算法，進(jìn)行了空間整合，降低了內(nèi)存空間碎片。

10.JVM 調(diào)優(yōu)

JVM調(diào)優(yōu)其實(shí)就是通過調(diào)節(jié)JVM參數(shù)，即對(duì)垃圾收集器和內(nèi)存分配的調(diào)優(yōu)，以達(dá)到更高的吞吐和性能。JVM調(diào)優(yōu)主要調(diào)節(jié)以下參數(shù)

「堆棧內(nèi)存相關(guān)」

?-Xms 設(shè)置初始堆的大小-Xmx 設(shè)置最大堆的大小-Xmn 設(shè)置年輕代大小，相當(dāng)于同時(shí)配置-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize為一樣的值-Xss 每個(gè)線程的堆棧大小-XX:NewSize 設(shè)置年輕代大小(for 1.3/1.4)-XX:MaxNewSize 年輕代最大值(for 1.3/1.4)-XX:NewRatio 年輕代與年老代的比值(除去持久代)-XX:SurvivorRatio Eden區(qū)與Survivor區(qū)的的比值 -XX:PretenureSizeThreshold 當(dāng)創(chuàng)建的對(duì)象超過指定大小時(shí)，直接把對(duì)象分配在老年代。-XX:MaxTenuringThreshold設(shè)定對(duì)象在Survivor復(fù)制的最大年齡閾值，超過閾值轉(zhuǎn)移到老年代?

「垃圾收集器相關(guān)」

?-XX:+UseParallelGC：選擇垃圾收集器為并行收集器。-XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的線程數(shù)-XX:+UseConcMarkSweepGC：設(shè)置年老代為并發(fā)收集。 -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 由于并發(fā)收集器不對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理，所以運(yùn)行一段時(shí)間以后會(huì)產(chǎn)生“碎片”，使得運(yùn)行效率降低。此值設(shè)置運(yùn)行5次GC以后對(duì)內(nèi)存空間進(jìn)行壓縮、整理。-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打開對(duì)年老代的壓縮?？赡軙?huì)影響性能，但是可以消除碎片?

「輔助信息相關(guān)」

?-XX:+PrintGCDetails 打印GC詳細(xì)信息-XX:+ HeapDumpOnOutOfMemoryError讓JVM在發(fā)生內(nèi)存溢出的時(shí)候自動(dòng)生成內(nèi)存快照,排查問題用-XX:+DisableExplicitGC禁止系統(tǒng)System.gc()，防止手動(dòng)誤觸發(fā)FGC造成問題.-XX:+PrintTLAB 查看TLAB空間的使用情況?

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