（太全了）大厂面试题集锦：JVM面试题汇总及答案

Posted 2021-09-25 java架构师

1.什么是 JVM？它有什么作用？

JVM 是 Java Virtual Machine(Java 虚拟机)的缩写，顾名思义它是一个虚拟计算机，也是 Java 程序能够实现跨平台的基础。它的作用是加载 Java 程序，把字节码翻译成机器码再交由 CPU 执行的一个虚拟计算器。

2. 介绍一下类的生命周期

类的生命周期包括：加载(Loading)、验证(Verification)、准备(Preparation)、解析(Resolution)、初始化(Initialization)、使用(Using)和卸载(Unloading)共 7 个阶段（验证、准备、解析3个部分统称为连接）。其中，加载、验证、准备、初始化、卸载这5个阶段的顺序是确定的，而解析阶段则不一定，它在某些情况下可以在初始化完成后在开始，这是为了支持Java语言的运行时绑定。其中加载、验证、准备、解析及初始化是属于类加载机制中的步骤。

3.JVM的永久代中会发生垃圾回收么?

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。请参考下Java8：从永久代到元数据区 (注：Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区)。

4.Java类加载的过程是什么?

Java类加载需要经历一下几个过程：

(1) 加载：加载时类加载的第一个过程，在这个阶段，将完成一下三件事情：

a. 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。

b. 将该二进制流中的静态存储结构转化为方法去运行时数据结构。

c. 在内存中生成该类的Class对象，作为该类的数据访问入口。

(2) 验证：验证的目的是为了确保Class文件的字节流中的信息不回危害到虚拟机.在该阶段主要完成以下四钟验证

a. 文件格式验证：验证字节流是否符合Class文件的规范，如主次版本号是否在当前虚拟机范围内，常量池中的常量是否有不被支持的类型。

b. 元数据验证:对字节码描述的信息进行语义分析，如这个类是否有父类，是否集成了不被继承的类等。

c. 字节码验证：是整个验证过程中最复杂的一个阶段，通过验证数据流和控制流的分析，确定程序语义是否正确，主要针对方法体的验证。如：方法中的类型转换是否正确，跳转指令是否正确等。

d. 符号引用验证：这个动作在后面的解析过程中发生，主要是为了确保解析动作能正确执行。

e. 准备：

准备阶段是为类的静态变量分配内存并将其初始化为默认值，这些内存都将在方法区中进行分配。准备阶段不分配类中的实例变量的内存，实例变量将会在对象实例化时随着对象一起分配在Java堆中。

(3)解析：该阶段主要完成符号引用到直接引用的转换动作。解析动作并不一定在初始化动作完成之前，也有可能在初始化之后。

(4)初始化：初始化时类加载的最后一步，前面的类加载过程，除了在加载阶段用户应用程序可以通过自定义类加载器参与之外，其余动作完全由虚拟机主导和控制。到了初始化阶段，才真正开始执行类中定义的Java程序代码。

5.内存溢出和内存泄漏的区别是什么?

内存溢出和内存泄漏的区别如下：

（1）内存溢出是指程序申请内存时，没有足够的内存，就会报错 OutOfMemory。

（2）内存泄漏是指垃圾对象无法回收，可以使用 Memory Analyzer 等工具排出内存泄漏。

6.常用 GC 调优策略有哪些?

策略 1：将新对象预留在新生代，由于 Full GC 的成本远高于 Minor GC，因此尽可能将对象分配在新生代是明智的做法，实际项目中根据 GC 日志分析新生代空间大小分配是否合理，适当通过“-Xmn”命令调节新生代大小，最大限度降低新对象直接进入老年代的情况。

策略 2：大对象进入老年代，虽然大部分情况下，将对象分配在新生代是合理的。但是对于大对象这种做法却值得商榷，大对象如果首次在新生代分配可能会出现空间不足导致很多年龄不够的小对象被分配的老年代，破坏新生代的对象结构，可能会出现频繁的 full gc。因此，对于大对象，可以设置直接进入老年代(当然短命的大对象对于垃圾回收来说简直就是噩梦)。

-XX:PretenureSizeThreshold 可以设置直接进入老年代的对象大小。

策略 3：合理设置进入老年代对象的年龄，-XX:MaxTenuringThreshold 设置对象进入老年代的年龄大小，减少老年代的内存占用，降低 full gc 发生的频率。

策略 4：设置稳定的堆大小，堆大小设置有两个参数：-Xms 初始化堆大小，-Xmx 最大堆大小。

策略5：注意： 如果满足下面的指标，则一般不需要进行 GC 优化。

MinorGC 执行时间不到50ms； Minor GC 执行不频繁，约10秒一次；Full GC 执行时间不到1s; Full GC 执行频率不算频繁，不低于10分钟1次。

7.JVM 调优的工具有哪些？

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。

jconsole：Java Monitoring and Management Console是从java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台，用于对JVM中内存，线程和类等的监控。

jvisualvm：jdk自带全能工具，可以分析内存快照、线程快照;监控内存变化、GC变化等。

8.类加载器的工作原理是什么？

Java类加载器的作用就是在运行时加载类。Java类加载器基于三个机制：委托、可见性和单一性。委托机制是指将加载一个类的请求交给父类加载器，如果这个父类加载器不能够找到或者加载这个类，那么再加载它。可见性的原理是子类的加载器可以看见所有的父类加载器加载的类，而父类加载器看不到子类加载器加载的类。单一性原理是指仅加载一个类一次，这是由委托机制确保子类加载器不会再次加载父类加载器加载过的类。正确理解类加载器能够帮你解决NoClassDefFoundError和java.lang.ClassNotFoundException，因为它们和类的加载相关。类加载器通常也是比较高级的Java面试中的重要考题，Java类加载器和工作原理以及classpath如何运作的经常被问到。Java面试题中也经常出现“一个类是否能被两个不同类加载器加载”这样的问题。

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