java虚拟机面经总结

Posted 2021-12-08 MrDeng886

大纲

• 虚拟机栈和本地方法栈的区别？
• 垃圾回收算法知道哪些，CMS 说一下，并发标记阶段处理速度慢的原因可能是什么。怎么进行优化?
• java虚拟机有哪些分区？
• 请简单描述一下类的加载过程？
• 还有CMS采用哪种回收算法？使用CMS怎样解决内存碎片的问题呢？
• 如何判断对象已死？
• 介绍一下引用？
• 发生Young GC的时候需要扫描老年代的对象吗？

虚拟机栈和本地方法栈的区别？

简单的来说，虚拟机栈是为虚拟机执行字节码指令（java方法）服务，而本地方法栈是为了虚拟机执行本地native方法而服务。

垃圾回收算法知道哪些，CMS 说一下，并发标记阶段处理速度慢的原因可能是什么。怎么进行优化?

垃圾回收算法分别有：标记-清除法、标记-复制法和标记-整理法

• 标记-清除法：第一步先标记出所有要回收的对象（存活的对象），第二步回收所有被标记（未被标记）的对象。

  缺点：

  • 会随着对象的增多而导致标记和清除所用的时间也线性增多。
  • 会在内存中产生大量的不连续的内存碎片

• 标记-复制法：此算法解决了标记-清除法在有大量可回收对象的情况下效率低的问题。它把内存一分为二，然后平时先使用其中的一半，在进行回收的时候，把存活的对象移动到另一半还没使用的内存中，然后直接清理掉之前那半内存（要回收对象存在的内存区域）。

  缺点：显而易见，把可用内存缩小为原来的一半，存在较大的空间浪费。

• 标记-整理法：先把所有存活对象移动到一端，然后把边界以外的内存都清理掉。

  缺点：对于存活对象很多的老年代，会导致过多的对象移动。

CMS收集器是一种追求最短回收停顿时间的收集器。它的工作大致分为下面四个步骤

• 初始标记：单独的垃圾回收线程标记所有的GC Roots能直接关联的对象，,速度很快
• 并发标记：遍历整个对象图进行标记，垃圾回收线程与用户线程并发，不需要停顿用户线程
• 重新标记：并发标记是用户线程可能导致标记产生变动，所以需要重新调整
• 并发清理：回收垃圾，不停顿用户线程

并发阶段处理慢的可能原有是，因为用户线程和垃圾回收线程并发执行，有可能存在线程上下文切换等带来的性能消耗，如果要提高垃圾回收的速度，可能要停掉部分的用户线程。

java虚拟机有哪些分区？

如下图

请简单描述一下类的加载过程？

• 加载：在加载阶段，JVM通过一个类的全限定名称来获取二进制字节流，最后在内存里生成一个代表该类的Class对象。加载阶段是程序员最能掌控的一个阶段，因为并没有限定要通过何种途径来获取二进制流，所以我们可以通过自定义的类加载器，通过网络字节流传输等多种途径去获取二进制流。

• **验证:**加载与连接是交叉进行的，比如某些验证字节码文件格式的操作。验证阶段主要是确保Class文件里面的信息符合规范，不会影响到虚拟机自身的安全

• **准备：**这个阶段主要为类变量（静态变量）分配内存并初始化赋值。注意，这些类变量使用的内存在方法取，而方法区只是一个逻辑上的说法，在jdk7的方法区表现为永久代，而在jdk8使用了元空间的概念，所以类变量是随着Class对象放在堆里面。

  public static int a = 199;
  //在准备阶段，赋给a的初始值是0而不是199
  //只有当存放在<clinit>()的putstatic指令被执行后才会被赋值为199，而<clinit>类构造方法被执行是在初始化阶段才被执行
  
   public static final int b = 199;
  //而类变量b是由final修饰的，所以它的值199被存放于ConstantValue属性（被其对应的字段表引用）中,而ConstantValue会指向它对应的常量池之中的字面量，所以在准备阶段就直接对b赋值
  

• 解析：解析阶段就是把符号引用转换为直接引用，符号就是用任意的字面量来描述引用的目标，而直接引用是可以直接指向目标的指针、相对偏移量或者是能间接定位到目标的句柄。直接引用直接对应着虚拟机的真实内存布局。符号引用就是class文件常量池中的CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Field_info、CONSTANT_Method_info等常量。

• 初始化：初始化阶段就是执行类构造器()的过程，而()是javac编译是自动生成的，它搜集了类中对类变量赋值的动作和static{}静态代码块的语句，如果一个普通的类没有静态变量赋值动作也没有静态代码块，()是不存在的，java虚拟机会保证在子类的()方法执行前先执行父类的()方法，而无需显式调用。

还有CMS采用哪种回收算法？使用CMS怎样解决内存碎片的问题呢？

CMS在并发清理阶段是基于标记-清除算法，如果空间导致空间碎片过多，导致无法找到足够大的内存来分配对象，就会提前触发Full GC (同时清理年轻代和永久代)进行碎片整理。

如何判断对象已死？

• 引用计数法：如果一个对象被引用，那么它的引用计数器则加一，取消引用则减一；若一个对象的引用计数器值为0，则对象已死，但引用计数器无法解决对象相互相互引用的问题，因为这样导致它们的引用计数器都不为1，所以不能进行垃圾回收（垃圾引用垃圾居然变成不是垃圾）
• 可达性分析：主流的java虚拟机都通过这种方法进行分析。这个方法主要通过一系列的GC Root，而GC Root分别引用了不同对象，而那些对象又有可能引用了别的对象，从而这些对象一起形成了图，如果某一对象不在这个图里，换句话说这个对象对于GC Root来说是不可达的，就可以判定对象是垃圾。固定的GC Root可以为一下几种：
  • 虚拟机栈引用的对象
  • 方法区中静态属性引用的对象
  • 方法区中常量引用的对象
  • java虚拟机内部的引用，例如Class对象、异常对象等
  • 被同步锁(synchronized)持有的对象

介绍一下引用？

• 强引用

  类似于 Object obj = new Object()的引用，java虚拟机永远不会回收被强引用的对象。

• 软引用

  被软引用的对象会在内存溢出之前，被回收。

  String str = new String("abc");
  SoftReference<String> softReference = new SoftReference<>(str);
  

• 弱引用

  被弱引用的对象会在垃圾回收发生时被回收，而不管内存是否足够。

  String str = new String("abc");
  WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
  str = null;
  System.gc();
  System.out.println(weakReference.get());
  //null
  

• 虚引用

  虚引用的作用仅仅是对象被回收时收到一个系统的通知，不能通过虚引用来获取实例。虚引用一定要配合引用队列使用，在虚引用的对象被回收时，虚拟机会将引用放入引用队列，这相当于一种系统通知。

String str2 = new String("哈哈哈哈");
ReferenceQueue<String> stringReferenceQueue = new ReferenceQueue<>();
PhantomReference<String> phantomReference = new PhantomReference<>(str2,stringReferenceQueue);
str2 = null;
System.gc();
//强制执行所有失去引用的对象的finalize()方法
System.runFinalization();
System.out.println(stringReferenceQueue.poll() == phantomReference);
//true

发生Young GC的时候需要扫描老年代的对象吗？

不需要。为了解决存在跨代引用时把整个老年代都加进GC Roots扫描范围，垃圾收集器在新生代建立了名为记忆集的数据结构。这个记忆集通常用卡表的方式去实现，卡表其实是一个字节数组(CARD_TABLE)，而每一个元素都对应标识了一个内存块，这个内存块叫做卡页，每一个卡页中储存着多个对象，如果卡页中有对象存在跨代引用，则把卡表数组对应的元素的值标记为1，则在下次扫描中就能轻易得出哪些卡页中包含跨代指针，则把这些对象一并加入到GC Roots中一起扫描。