36.JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么如和判断一个对象是否存活java垃圾回收机制垃圾收集的方法有哪些java类加载过程类加载机制双亲委派Minor GC和Major GC

Posted 2021-09-06 to.to

36.JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么?
37.如和判断一个对象是否存活?(或者GC对象的判定方法)
38.简述java垃圾回收机制?
39.java中垃圾收集的方法有哪些?
40.java类加载过程?
41.简述java类加载机制?
42.类加载器双亲委派模型机制？
43.什么是类加载器，类加载器有哪些?
44.简述java内存分配与回收策率以及Minor GC和Major GC

36.JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么?

Java虚拟机主要分为以下一个区:
方法区：

1. 有时候也成为永久代，在该区内很少发生垃圾回收，但是并不代表不发生GC，在这里进行的GC主要是对方法区里的常量池和对类型的卸载
2. 方法区主要用来存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。
3. 该区域是被线程共享的。
4. 方法区里有一个运行时常量池，用于存放静态编译产生的字面量和符号引用。该常量池具有动态性，也就是说常量并不一定是编译时确定，运行时生成的常量也会存在这个常量池中。

虚拟机栈:

1. 虚拟机栈也就是我们平常所称的栈内存,它为java方法服务，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。
2. 虚拟机栈是线程私有的，它的生命周期与线程相同。
3. 局部变量表里存储的是基本数据类型、returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）和对象引用，这个对象引用有可能是指向对象起始地址的一个指针，也有可能是代表对象的句柄或者与对象相关联的位置。局部变量所需的内存空间在编译器间确定
   4.操作数栈的作用主要用来存储运算结果以及运算的操作数，它不同于局部变量表通过索引来访问，而是压栈和出栈的方式
   5.每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接.动态链接就是将常量池中的符号引用在运行期转化为直接引用。
   本地方法栈
   本地方法栈和虚拟机栈类似，只不过本地方法栈为Native方法服务。
   堆
   java堆是所有线程所共享的一块内存，在虚拟机启动时创建，几乎所有的对象实例都在这里创建，因此该区域经常发生垃圾回收操作。
   程序计数器
   内存空间小，字节码解释器工作时通过改变这个计数值可以选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理和线程恢复等功能都需要依赖这个计数器完成。该内存区域是唯一一个java虚拟机规范没有规定任何OOM情况的区域。

37.如和判断一个对象是否存活?(或者GC对象的判定方法)

判断一个对象是否存活有两种方法:
1. 引用计数法
所谓引用计数法就是给每一个对象设置一个引用计数器，每当有一个地方引用这个对象时，就将计数器加一，引用失效时，计数器就减一。当一个对象的引用计数器为零时，说明此对象没有被引用，也就是“死对象”,将会被垃圾回收.
引用计数法有一个缺陷就是无法解决循环引用问题，也就是说当对象A引用对象B，对象B又引用者对象A，那么此时A,B对象的引用计数器都不为零，也就造成无法完成垃圾回收，所以主流的虚拟机都没有采用这种算法。

2.可达性算法(引用链法)
该算法的思想是：从一个被称为GC Roots的对象开始向下搜索，如果一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则说明此对象不可用。
在java中可以作为GC Roots的对象有以下几种:
虚拟机栈中引用的对象
方法区类静态属性引用的对象
方法区常量池引用的对象
本地方法栈JNI引用的对象

虽然这些算法可以判定一个对象是否能被回收，但是当满足上述条件时，一个对象比不一定会被回收。当一个对象不可达GC Root时，这个对象并不会立马被回收，而是出于一个死缓的阶段，若要被真正的回收需要经历两次标记
如果对象在可达性分析中没有与GC Root的引用链，那么此时就会被第一次标记并且进行一次筛选，筛选的条件是是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法或者已被虚拟机调用过，那么就认为是没必要的。
如果该对象有必要执行finalize()方法，那么这个对象将会放在一个称为F-Queue的对队列中，虚拟机会触发一个Finalize()线程去执行，此线程是低优先级的，并且虚拟机不会承诺一直等待它运行完，这是因为如果finalize()执行缓慢或者发生了死锁，那么就会造成F-Queue队列一直等待，造成了内存回收系统的崩溃。GC对处于F-Queue中的对象进行第二次被标记，这时，该对象将被移除”即将回收”集合，等待回收。

38.简述java垃圾回收机制?

在java中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在JVM中，有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前堆内存不足时，才会触发执行，扫描那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合中，进行回收。

39.java中垃圾收集的方法有哪些?

1.标记-清除:
这是垃圾收集算法中最基础的，根据名字就可以知道，它的思想就是标记哪些要被回收的对象，然后统一回收。这种方法很简单，但是会有两个主要问题：1.效率不高，标记和清除的效率都很低；2.会产生大量不连续的内存碎片，导致以后程序在分配较大的对象时，由于没有充足的连续内存而提前触发一次GC动作。
2.复制算法:
为了解决效率问题，复制算法将可用内存按容量划分为相等的两部分，然后每次只使用其中的一块，当一块内存用完时，就将还存活的对象复制到第二块内存上，然后一次性清楚完第一块内存，再将第二块上的对象复制到第一块。但是这种方式，内存的代价太高，每次基本上都要浪费一般的内存。
于是将该算法进行了改进，内存区域不再是按照1：1去划分，而是将内存划分为8:1:1三部分，较大那份内存交Eden区，其余是两块较小的内存区叫Survior区。每次都会优先使用Eden区，若Eden区满，就将对象复制到第二块内存区上，然后清除Eden区，如果此时存活的对象太多，以至于Survivor不够时，会将这些对象通过分配担保机制复制到老年代中。(java堆又分为新生代和老年代)
3.标记-整理
该算法主要是为了解决标记-清除，产生大量内存碎片的问题；当对象存活率较高时，也解决了复制算法的效率问题。它的不同之处就是在清除对象的时候现将可回收对象移动到一端，然后清除掉端边界以外的对象，这样就不会产生内存碎片了。
4.分代收集
现在的虚拟机垃圾收集大多采用这种方式，它根据对象的生存周期，将堆分为新生代和老年代。在新生代中，由于对象生存期短，每次回收都会有大量对象死去，那么这时就采用复制算法。老年代里的对象存活率较高，没有额外的空间进行分配担保，所以可以使用标记-整理 或者 标记-清除。

40.java类加载过程?

java类加载需要经历一下7个过程：
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：

1. 通过一个类的全限定名获取该类的二进制流。
2. 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。
3. 在内存中生成该类的Class对象，作为该类的数据访问入口。
   验证
   验证的目的是为了确保Class文件的字节流中的信息不会危害到虚拟机.在该阶段主要完成以下四钟验证:
4. 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.
5. 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。
6. 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。
7. 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。
   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。
   public static int value=123;//在准备阶段value初始值为0 。在初始化阶段才会变为123 。

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。
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。

41.简述java类加载机制?

虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验，解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

42.类加载器双亲委派模型机制？

当一个类收到了类加载请求时，不会自己先去加载这个类，而是将其委派给父类，由父类去加载，如果此时父类不能加载，反馈给子类，由子类去完成类的加载。

43.什么是类加载器，类加载器有哪些?

实现通过类的全限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。
主要有以下四种类加载器:

1. 启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载java核心类库，无法被java程序直接引用。
2. 扩展类加载器(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java类。
3. 系统类加载器（system class loader）：它根据Java应用的类路径（CLASSPATH）来加载Java类。一般来说，Java应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
4. 用户自定义类加载器，通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现。

44.简述java内存分配与回收策率以及Minor GC和Major GC

1.对象优先在堆的Eden区分配。
2.大对象直接进入老年代.
3.长期存活的对象将直接进入老年代.
当Eden区没有足够的空间进行分配时，虚拟机会执行一次Minor GC.Minor Gc通常发生在新生代的Eden区，在这个区的对象生存期短，往往发生Gc的频率较高，回收速度比较快;Full Gc/Major GC 发生在老年代，一般情况下，触发老年代GC的时候不会触发Minor GC,但是通过配置，可以在Full GC之前进行一次Minor GC这样可以加快老年代的回收速度。

2. JVM内存分配

3. Java 8的内存分代改进

从永久代到元空间，在小范围自动扩展永生代避免溢出

4. JVM垃圾回收机制，何时触发MinorGC等操作

分代垃圾回收机制：不同的对象生命周期不同。把不同生命周期的对象放在不同代上，不同代上采用最合适它的垃圾回收方式进行回收。
JVM中共划分为三个代：年轻代、年老代和持久代，
年轻代：存放所有新生成的对象；
年老代：在年轻代中经历了N次垃圾回收仍然存活的对象，将被放到年老代中，故都是一些生命周期较长的对象；
持久代：用于存放静态文件，如Java类、方法等。
新生代的垃圾收集器命名为“minor gc”，老生代的GC命名为”Full Gc 或者Major GC”.其中用System.gc()强制执行的是Full Gc.

判断对象是否需要回收的方法有两种：
1.引用计数
当某对象的引用数为0时，便可以进行垃圾收集。
2.对象引用遍历
果某对象不能从这些根对象的一个（至少一个）到达，则将它作为垃圾收集。在对象遍历阶段，gc必须记住哪些对象可以到达，以便删除不可到达的对象，这称为标记（marking）对象。

触发GC（Garbage Collector）的条件：
1)GC在优先级最低的线程中运行，一般在应用程序空闲即没有应用线程在运行时被调用。
2)Java堆内存不足时，GC会被调用。

5. jvm中一次完整的GC流程（从ygc到fgc）是怎样的，重点讲讲对象如何晋升到老年代等

答：对象优先在新生代区中分配，若没有足够空间，Minor GC；
大对象（需要大量连续内存空间）直接进入老年态；长期存活的对象进入老年态。如果对象在新生代出生并经过第一次MGC后仍然存活，年龄+1，若年龄超过一定限制（15），则被晋升到老年态。

6. 你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms，g1

7. Eden和Survivor的比例分配等

默认比例8:1。
大部分对象都是朝生夕死。
复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。

8. 深入分析了Classloader，双亲委派机制

ClassLoader：类加载器（class loader）用来加载 Java 类到 Java 虚拟机中。Java 源程序（.java 文件）在经过 Java 编译器编译之后就被转换成 Java 字节代码（.class 文件）。类加载器负责读取 Java 字节代码，并转换成 java.lang.Class 类的一个实例。
双亲委派机制：某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。

9. JVM的编译优化

10. 对Java内存模型的理解，以及其在并发中的应用

Java内存模型的主要目标: 定义程序中各个变量的访问规则。
Java线程之间的通信由Java内存模型（本文简称为JMM）控制。
所有变量的存储都在主内存，每条线程还都有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作必须在工作内存完成，而不能直接读取主内存中的变量。不同的线程直接无法访问对方工作内存中的变量，线程间变量的传递均需要通过主内存来完成。

线程间通信：

1. 首先，线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2. 然后，线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

11. 指令重排序，内存栅栏等

指令重排序：编译器或运行时环境为了优化程序性能而采取的对指令进行重新排序执行的一种手段。在单线程程序中，对存在控制依赖的操作重排序，不会改变执行结果；但在多线程程序中，对存在控制依赖的操作重排序，可能会改变程序的执行结果。

12. OOM错误，stackoverflow错误，permgen space错误

13. JVM常用参数

JVM主要参数：堆设置、回收器选择（串行、并行、并发收集器）

14. tomcat结构，类加载器流程

目录结构：
• /bin：存放windows或Linux平台上启动和关闭Tomcat的脚本文件
• /conf：存放Tomcat服务器的各种全局配置文件，其中最重要的是server.xml和web.xml
• /doc：存放Tomcat文档
• /server：包含三个子目录：classes、lib和webapps
• /server/lib：存放Tomcat服务器所需的各种JAR文件
• /server/webapps：存放Tomcat自带的两个WEB应用admin应用和 manager应用
• /common/lib：存放Tomcat服务器以及所有web应用都可以访问的jar文件
• /shared/lib：存放所有web应用都可以访问的jar文件（但是不能被Tomcat服务器访问）
• /logs：存放Tomcat执行时的日志文件
• /src：存放Tomcat的源代码
• /webapps：Tomcat的主要Web发布目录，默认情况下把Web应用文件放于此目录
• /work：存放JSP编译后产生的class文件

类加载器模式，双亲委派模式：

15. volatile的语义，它修饰的变量一定线程安全吗

一个变量被定义为volatile之后，具备两重语义：①保证此变量对所有线程的可见性，即当一条线程修改了这个值，新值对于其他所有线程来说是立即得知的，普通变量需要通过主内存传递。②禁止指令重排序优化。
Volatile修饰的变量不一定是线程安全的，eg非原子操作a++等

16. g1和cms区别,吞吐量优先和响应优先的垃圾收集器选择

CMS收集器：一款以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，是基于“标记-清除”算法实现的，分为4个步骤：初始标记、并发标记、重新标记、并发清除。
G1收集器：面向服务端应用的垃圾收集器，过程：初始标记；并发标记；最终标记；筛选回收。整体上看是“标记-整理”，局部看是“复制”，不会产生内存碎片。
吞吐量优先的并行收集器：以到达一定的吞吐量为目标，适用于科学技术和后台处理等。
响应时间优先的并发收集器：保证系统的响应时间，减少垃圾收集时的停顿时间。适用于应用服务器、电信领域等。

17. 说一说你对环境变量classpath的理解？如果一个类不在classpath下，为什么会抛出ClassNotFoundException异常，如果在不改变这个类路径的前期下，怎样才能正确加载这个类？

classpath是javac编译器的一个环境变量。它的作用与import、package关键字有关。package的所在位置，就是设置CLASSPATH当编译器面对import packag这个语句时，它先会查找CLASSPATH所指定的目录，并检视子目录java/util是否存在，然后找出名称吻合的已编译文件（.class文件）。如果没有找到就会报错！
动态加载包

18. 说一下强引用、软引用、弱引用、虚引用以及他们之间和gc的关系

强引用：new出的对象之类的引用，只要强引用还在，永远不会回收
软引用：引用但非必须的对象，内存溢出异常之前，回收
弱引用：非必须的对象，对象能生存到下一次垃圾收集发生之前。
虚引用：对生存时间无影响，在垃圾回收时得到通知。