面试难点梳理 - JVM

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原创 最新推荐文章于 2026-08-22 14:38:17 发布 874 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›
从亚信科技面试复盘：Java实习生如何高效准备技术面？ 本文深度解析Java实习生技术面试全流程，涵盖核心知识体系、框架原理、项目经验呈现及实战应答策略。重点探讨HashMap实现原理、JVM内存模型、Spring核心机制等高频考点，帮助候选人系统化准备技术面，提升面试通过率。 阅读详情

视频
100个P的视频，内容重复的一堆，我只能找出这么多感觉有用的，大家自己看的时候注意一下。

随看随记

jvm如何认定两个对象同属于一个类型，必须同时满足下面两个条件：

  • 都是用同名的类完成实例化的。
  • 两个实例各自对应的同名的类的加载器必须是同一个。比如两个相同名字的类，一个是用系统加载器加载的，一个扩展类加载器加载的，两个类生成的对象将被jvm认定为不同类型的对象。

能不能自己写个类叫java.lang.System？

  • 答案：通常不可以，但可以采取另类方法达到这个需求。
  • 解释：为了不让我们写System类，类加载采用委托机制，这样可以保证爸爸们优先，爸爸们能找到的类，儿子就没有机会加载。而System类是Bootstrap加载器加载的，就算自己重写，也总是使用Java系统提供的System，自己写的System类根本没有机会得到加载。
  • 但是，我们可以自己定义一个类加载器来达到这个目的，为了避免双亲委托机制，这个类加载器也必须是特殊的。由于系统自带的三个类加载器都加载特定目录下的类，如果我们自己的类加载器加载一个特殊的目录，那么系统的加载器就无法加载，也就是最终还是由我们自己的加载器加载。

ThreadLocal的内存泄漏问题

  • 每次使用完ThreadLocal都调用它的remove()方法清除数据
  • 将ThreadLocal变量定义成private static，这样就一直存在ThreadLocal的强引用，也就能保证任何时候都能通过ThreadLocal的弱引用访问到Entry的value值，进而清除掉 。

G1什么时候触发FullGC

  1. 从年轻代分区拷贝存活对象时，无法找到可用的空闲分区
  2. 从老年代分区转移存活对象时，无法找到可用的空闲分区
  3. 分配巨型对象时在老年代无法找到足够的连续分区

GC

程序的栈

  • 每个线程对应一个栈，每个栈中都有很多个栈帧，每个方法对应一个栈帧。

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JVM的GC历史

  • 如何判断对象是否是个垃圾
  • (JVM不用，Python使用)引用计数法，通过对被检查的对象的引用进行计数，如果为0，则表示该对象是垃圾。但是这个方法对于循环引用不起作用。
  • 根可达算法，GCroot，通过从变量的根开始向下指向，直到结果，对于已经没有的引用的，被视为垃圾。
  • 可以当作GC根的有:线程栈变量，静态变量，运行时常量池，JNI变量。

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算法

  • 标记清除:标记以后，进行清除，会产生碎片
  • 复制:一分为二，有用的复制到空闲空间。浪费空间
  • 标记整理：标记以后，进行清除，同时向前整理效率低

垃圾回收器

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管理模型

  • 在这里插入图片描述
  • 仅仅在新生代进行的GC成为MinGC，老年代的内存满了会触发FullGC
  • 在这里插入图片描述
  • 分代模型：年轻代，老年代。
  • 分区模型：分成一个一个的小格。

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分代类型垃圾回收器(Stop The World)

  • JDK1.8 默认PS + PO

Serial + Serial Old

  • Serial 用于年轻代，单线程，时停(STW)的拷贝算法。
  • Serial Old 用于老年代，单线程、时停(STW)的使用标记整理算法算法
  • Serial串行回收器(单CPU效率最高，虚拟机是Client模式的默认垃圾回收器)。
  • Stop The World 当进行垃圾回收的时候，会让所有的进程停止，仅仅进行垃圾回收，回收之后，在继续业务。
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Parallel Scavenge + Parallel Old(多个回收线程并行清理)

  • 和Serial + Serial Old 一样 ，只不过在垃圾回收时采用多线程的形式。

ParNew

  • 和Parallel Scavenge 类似，仅仅是帮助CMS进行更好的适配。
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三色标记算法(用在并发标记阶段)

  • mark word 会有 三色标记算法颜色标记
  • 三种颜色
    1. 白色的表示没看到。
    2. 灰色表示自己的检测到了，但是子类或者对象等还没有检测。
    3. 黑色表示全都结束了。
  • 新的线程每次从灰色的开始就向下遍历就可以了
  • 会有原来标记到，但是后来有不需要标记导致的误删除，在多线程的情况下，进行下面的操作。例如下面的图片中，B和D断开连接，A和D建立连接，这时就会变成下面的图。由于A是黑色的，并不会从A开始进行遍历，因此会导致D会一直为白色的，成为垃圾被回收了。
  • 在这里插入图片描述
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CMS(Concurrent Mark Sweap)(并发，业务线程和回收线程能够同时执行)

  • 初始标记仅仅会标记GC根，因此会很快。
  • 在并发阶段使用三色标记算法
  • 原来被引用的指针，在并发时没有引用了，这时会产生浮动垃圾。
  • 原来认定是垃圾的对象，在并发时发现有被其他对象引用了，会导致错删。
  • 初始标记和并发标记没有标记到业务进行过程中产生的垃圾，必须在下一次垃圾清理时进行清理。
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解决方案(Incremental Update)

  • 增加修改
  • CMS的操作是把A的颜色置为灰色
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  • 在最初时也会有问题，如果A对象的1引用已标记结束，2没有标记，但是当业务逻辑把上述的操作放到这里时，CMS不会去再次从1属性开始标记，而是从2开始。这样也会导致D被漏标，会导致D漏删。
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  • 所以，CMS的remark阶段，必须从头把刚才修改为灰色的标记重新扫描一遍。因此，CMS在remark阶段的具有较长的stw时间。
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G1(物理上不分代，逻辑上分代)(摒弃了分代模型，采用了分区模型)

SATB解决方案(Snapshot At the Beginning)

  • 如果B对D的引用取消了，这时G1会记录被取消的对象(D),然后在下次回收的时候，会判断是否被黑色的引用了，如果被引用了，则不会把D当成垃圾，继续标记，如果没被黑色引用，则被当成垃圾，回收。
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  • 对于如何寻找D是否被其他的对象引用，是通过在D的对象分区表(Rset)的前列会存储被其他块的引用表(Rset)，如果有则表示D的对象被其他对象引用了，如果没有，则表示没有被引用，当成垃圾。
  • 图中的每一个小块就是一个小分区。每一个小块的头部都会有Rset。
  • G1效率高的原因就是，对每一个小块进行GC操作，而不会像以前那样对整个分区进行操作。
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ZGC(Zero Pause GC)

颜色指针(后面再说)

GC调优

  • -X 是非标准参数
	-Xms<size>        设置初始 Java 堆大小
	-Xmx<size>        设置最大 Java 堆大小
	-Xss<size>        设置 Java 线程堆栈大小

GC真题

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JVM(loading)

  • Java从编码到执行
  • 首先Javac将Java编译成字节码，字节码在JVM中先使用类加载器将我们写的Java文件，和类库的文件进行加载，使用字节码解释器，对类加载器中的文件进行解释，然后到硬件中去执行。
  • 对于频繁使用的类，JVM会使用JIT及时编译器，将其编译成本地代码，减轻解释器的压力，提高Java的运行效率。
  • 在这里插入图片描述
  • JVM ： Java虚拟机，在解释字节码文件。
  • JRE ： Java运行时环境，包括JVM + 核心类库
  • JDK ： Java开发工具包，包括JRE + 开发工具包。
  • 在这里插入图片描述

Class文件的内容

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class文件的加载

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  • 类加载的流程
    1. 装载字节码
    2. 连接
      1. 校验:校验字节码(检查魔数是否正确)
      2. 准备:将静态变量赋初值，赋值为0
      3. 解析:将逻辑地址转化为内存的物理地址。
    3. 初始化，将静态变量赋初始值，是开发者提供的数值。

双亲委派的类加载模式

  • 父加载器是查找关系，并不是继承关系
  • 在这里插入图片描述
  • 根类加载器：BootStrap :加载核心类，由C++实现的核心类库
  • 拓展类加载器：Extension:加载jre/lib/ext/*.jar内的所有jar包
  • 项目路径类加载器：App:加载classpath下的jar包
  • 自定义类加载器：Custom ClassLoader，加载自定义的classloader
  • 下图中的输出为null的表示是从根类加载器中加载的，因为使用C++写的，Java识别不出来，因此是null。
  • 对于获取类加载器的类加载器，都是从BootStrap类加载其中加载出来的，因此是null。
  • 在这里插入图片描述

双亲委派流程程

  • 双亲委派过程是一个一去一回的流程。
  • 在检查类是否被加载时，Custom ClassLoader向上到根加载器(BootStrap)询问是否有该类的加载器，如果有则返回结果。如果没有则从BootStrap向下到Custom ClassLoader尝试寻找字节码，如果找到字节码，则加载对应的加载器，到缓存中。如果没找到，则返回Class Not Found异常
  • 在这里插入图片描述
  • 如果我们假装写了一个java.lang.String类，如果没有双亲委派的话，就会直接加载类加载器，然后加载对象到内存中，对于使用者来说是不会被发现的，这已经不是系统的String了，如果在假的String上做手脚，就会导致安全问题。
  • 还有一个好处就是不必要重复加载，能够节省资源。

父加载器

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编译

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  • Java采用混合模式，既有解释器(bytecode intepreter)，又有编译器(JIT)。
  • 混合使用解释器+热点代码编译。
  • 起始阶段采用解释器解释，如果发现热点代码，则将其编译到本机能执行的语言，提高运行速率。
  • JVM支持三种模式混合模式:
    1. -Xmixed 先解释，针对重点代码编译。
    2. -Xint 解释器解释，启动很快，执行很慢
    3. -Xcomp：使用纯编译，启动很慢，执行很快。

懒加载(JVM没有规定什么时候加载，一般采用懒加载模式，当需要的时候再加载)

小结

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JVM(linking)

准备状态的赋初值问题

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输出3
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输出2
  • 对于第一个图来说，在类加载时，count会赋初值0，t赋初值null，然后count执行< cinit > ，初始化为2，count = 2，t 执行new语句，count++，结果为3
  • 对于第而个图来说，在类加载时，t赋初值null，count会赋初值0，t 执行new语句，count++，count = 2然后count执行< cinit > ，初始化为2，结果为2

对象初始化问题

  • 队形初始化也分为三个步骤
    1. 分配空间，同时对象赋默认值。
    2. 对象赋初始值。
    3. 指针引用该内存位置。

DCL(Double Check Loading)

  • 双重检查的单例写法，如果不加volatile就会导致CPU内部指令重排，导致上述的顺序为1、3、2，当赋初始值的动作还没有做，但是有其他线程来的时候，会导致该线程使用的是默认值而不是初始值，称为对象的半初始化，这样会导致bug。

JMM

  • 每个线程都有自己的虚拟机栈，虚拟机栈会拷贝堆中的对象到栈中，这样就会导致，当拷贝过的栈中数据被修改时，不同的线程在处理数据时，就会导致数据的不一致，引发并发问题，因此需要缓存一致性协议。

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  • MESI协议:Modified修改的,Excluasive独享的,Shared共享的,Invaild无效的
  • 现代CPU采用缓存锁+总线锁的方式进行数据一致性协议。
    在这里插入图片描述
    MESI

缓存行

  • CPU在读取内存数据时，不会一次仅读取一个数据，而是直接读取一行，放到缓存中，这一行数据被称作缓存行。目前一般时64个字节。
  • 伪共享问题，在于同一个缓存行中的数据，如果被两个不同的CPU锁定，会导致这整个缓存行依次交替上锁，交替从内存中更新缓存行，影响效率。
  • 解决方案时像下面的图一样，采用对齐的方式，因为一个缓存行64字节，一个long是8个字节，因此仅仅使用缓存行中的最后一个字节，或者第一个字节，其他都是空字节，来保证效率。
  • 在这里插入图片描述

CPU的乱序执行问题

  • CPU为了提高效率，会在一条指令的执行过中，去同时执行另一条数据，前提是这两条指令没有依赖关系。对于费时去找内存的指令，CPU会在同时执行其他的指令，来提高执行效率。

如何解决

  • 指令重排和内存屏障
  • 指令重排的两个原则:
    1. as-if-serial：不论怎么进行重排序，单线程的程序执行结果不能发生改变。因此有数据依赖关系的操作不会进行重排。
    2. happens-before：其中的volatile原则:volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性，简 单的理解就是，volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中读该变量的值，而当该变量发生变化时，又会强迫将最新的值刷新到主内存，任何时刻，不同的 线程总是能够看到该变量的最新值。

volatile

  • 可见性:被volatile修饰的变量对所有的县城都是可见的。
  • 禁止重排:
  • volatile无法保证原子性，因为volatile仅仅能保证一个变量的可见性，而原子性需要一段操作的原子性，因此仅仅通过synchronized来完成。

读写屏障的五层实现

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硬件层的内存屏障

  • lfence：loadfence 读屏障，lfence之前的读操作必须在，lfence之后的读操作先完成。(仅对读施加屏障)
  • sfence：savefence 写屏障，sfence之前的写操作必须在，sfence之后的写操作先完成。(仅对写施加屏障)
  • mfence：mfence之前的读写操作必须在，mfence之后的读写操作先完成。(对读写都加屏障)
  • 在这里插入图片描述

JMM

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  • 每个线程栈都会有自己的工作内存，工作内存会从主内存中拷贝自己的线程需要用到的数据，如果用到volatile会加屏障

JVM虚拟机提供的四种屏障

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  • volatile写之前所有的操作都要结束(不许重排，增加XXXXStoreBarrior)，volatile读之后所有的操作都要重新开始(不许重排LoadXXXXBarrior)，
  • 在这里插入图片描述
  • 一个另外先volatileStore 后volatileLoad也会使用了StoreLoadBarrior.
  • 因为volatile要实现同步，因此在volatile写操作之前，所有的写操作都不许重排。volatile在读操作之前，所有的读操作都不许重排。

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Object o = new Object();

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  • 开辟内存空间，同时赋值默认值，0、0.0、null。
  • 对象赋初始值
  • 栈对象引用

对象在内存中的存储布局

  • 一个对象包括4个部分：第1和2也叫做对象头。
    1. MarkWord(8个字节)
    2. 类型指针(4个字节)(这个对象属于哪个类)
    3. 对象实例这个对象的实例数据
    4. 对齐占位(凑位数用要凑满至少16个字节，多个往16的整数倍上凑)
  • 一个数组对象包括5个部分:
    1. MarkWord(8个字节)
    2. 类型指针(4个字节)(这个对象属于哪个类)
    3. 数组长度(4个字节)
    4. 对象实例这个对象的实例数据
    5. 对齐占位(凑位数用)
  • MarkWord 中包含的信息有锁信息，HashCode()，GC相关信息，锁信息就是锁的升级，从无锁到偏向锁到轻量级锁到重量级锁的过程，
  • 类型指针，指向的是T.class对象。
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对象如何定位

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  • 间接定位:对象小，GC时不需要频繁改动栈中的指针指向，缺点是需要两次方法访问。
  • 直接定位:访问对象快速，但是GC时会比较麻烦

对象如何分配

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  • 流程
    1. 首先会尝试在栈中能否进行分配，及西宁逃逸分析和标量替换，如果可以，就直接在栈中分配，如果不可以，在堆中分配。
    2. 如果对象过于大们无法在年轻代进行分配，就直接在老年代进行分配。
    3. 如果年轻代够，就先在伊甸区进行分配，然后不断的去判断该对象是否存货，如果存活，采用复制算法，将活下来的对象复制到S1或S2中，当年龄足够大时，放到老年代中。
标签
#JVM #java
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Java内存模型(JMM)和并发编程是构建高可靠系统的技术基石。JVM通过垃圾回收机制自动管理内存，其分代收集算法和GC调优参数直接影响应用性能。在多线程场景下，synchronized与CAS等同步机制保障线程安全，而Java 21引入的虚拟线程进一步降低并发编程复杂度。这些基础概念在分布式系统、高并发服务等场景具有重要价值。本文以HashMap实现原理和动态代理技术为例，解析Java集合框架与反射机制的设计思想，并探讨其在微服务架构中的实际应用。掌握这些核心知识对通过技术面试和解决工程问题都至关重要。

weixin_34194087的博客 340

Java 面试知识点（附资料）

2026年Java面试备考指南：聚焦基础、难点与实战。备考分为三阶段：前期明确方向（1-2周），中期模块突破（基础语法、并发、JVM、框架等核心考点），后期模拟实战（1周）。重点掌握高频面试题如equals与==区别、synchronized原理、JMM内存模型等，强调理解而非死记。提供分阶段复习策略：先夯实基础（2-3周），再攻克难点（2-3周），最后模拟演练。附面试资源包助力高效备考，适用于校招/社招场景。

风兮雨露的博客 258

JAVA程序员面试32问,你能回答多少题?

====================================================== 注：重要！程序员如何有效的放松身心！下班后做什么？ ====================================================== 第一,谈谈final, finally, finalize的区别。 final? 修饰符(关键字)如果一个类被声明为

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Java 春招高级面试指南（ Java 面试者必备）

对于这些问题我都整理了答案，记录在这个 Java 学习笔记里，这份笔记包括了 Spring，JVM,java 基础，Java 集合，Java 并发编程，微服务，网络，Kafka，分布式，Redis，大厂面试解决方案，分布式事务，设计模式，算法，数据结构，MySQL 等详细内容有很多，为了不影响阅读，可看整理的《Java 架构进阶笔记》，每个知识点都有左侧导航书签页，看的时候十分方便，由于内容较多，这里就截取一部分图吧。需要的读者朋友们可以点击下方名片获取。

m0_69632475的博客 683

Java大厂面试准备：技术深度、项目经验与算法能力

Java技术面试是进入互联网大厂的关键环节，涉及JVM内存模型、GC调优、并发编程等核心技术。理解这些基础原理不仅能提升面试表现，更能优化实际工程中的性能问题。例如，通过Redis+Lua解决分布式锁的可重入问题，能显著减少锁冲突。在系统设计方面，分层削峰和热点数据处理是应对高并发的有效策略。本文结合电商库存扣减等实战案例，深入解析大厂面试的黄金三角：技术深度、项目经验和算法能力。

weixin_28327051的博客 323

Java架构师面试题库解析与高效刷题指南

Java作为企业级应用开发的核心语言，其技术栈深度与广度直接影响系统架构能力。从JVM内存模型到分布式事务，技术原理的理解程度决定了架构设计的合理性。本文基于牛客网1353道真实面试题，剖析Java架构师必备的JVM调优、并发编程等核心技术，特别针对G1垃圾回收器、AQS共享锁等高频考点提供解题框架。通过系统化的三阶段学习法，开发者可快速构建从基础语法到系统设计的完整知识体系，有效应对阿里、腾讯等大厂的技术考察。

weixin_32430941的博客 283
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paleatta
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