JVM学习笔记-面试知识点

JVM如何加载.class文件

JVM虚拟机

Class Loader：以特定格式，加载class文件到内存

Execution Engine：对命令进行解析

Native Interface：融合不同开发语言的原生库为java所用

Runtime Data Area：JVM内存空间结构模型

类从编译到执行的过程

编译器将java源文件编译成class字节码文件

ClassLoader将字节码转换为JVM中的Class对象

JVM利用Class对象实例化为实例对象

ClassLoader

ClassLoader在Java中有着非常重要的作用，它主要工作在Class装载的加载阶段，其主要作用是从系统外部获取Class二进制数据流。它是Java的核心组件，所有的Class都是由ClassLoader进行加载的，ClassLoader负责通过将Class文件里的二进制数据流装载进系统，然后交给Java虚拟机进行链接、初始化等操作。

ClassLoader的种类

• BootStrapClassLoader：C++编写，加载核心库java.*

• ExtClassLoader：Java编写，加载扩展库javax.*

• AppClassLoader：Java编写，加载程序所在目录

• 自定义ClassLoader：Java编写，定制化加载

类的加载方式

隐式加载：new

显式加载：loadClass，forName等

类的装载过程

1. 加载： 通过ClassLoader加载class文件字节码，生成Class对象
2. 链接：
   • 校验：检查加载的class的正确性和安全性
   • 准备：为类变量分配存储空间并设置类变量初始值
   • 解析：JVM将常量池内的符号引用转换为直接引用
3. 初始化：执行类变量赋值和静态代码块

loadClass和forName的区别

Class.forName得到的class是已经初始化完成的

ClassLoader.loadClass得到的class是还没有链接的

JVM内存模型-JDK8

• 线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
• 线程共享：MetaSpace、Java堆

程序计数器

• 当前线程所执行的字节码行号指示器（逻辑）
• 改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令
• 和线程是一对一的关系，即“线程私有”
• 对Java方法计数，如果是Native方法则计数器值为Undefined
• 不会发生内存泄漏

Java虚拟机栈（Stack）

• Java方法执行的内存模型
• 包含多个栈帧

局部变量表和操作数栈

• 局部变量表：包含方法执行过程中的所有变量
• 操作数栈：入栈、出栈、复制、交换、产生消费变量

递归为什么会引发java.lang.StackOverflowError异常

递归过深，栈帧数超过虚拟栈深度

本地方法栈

与虚拟机栈相似，主要作用于标注了native的方法

元空间（Metaspace）：

存储已被虚拟机加载的类信息。随着JDK8的到来，JVM不再有方法区（PermGen），原方法区存储的信息被分成两部分：

1、虚拟机加载的类信息，被移动到元空间。

2、运行时常量池，被移动到了堆中 （静态成员变量） 。

MetaSpace（元空间）相比PermGen（永久代）的优势

元数据区取代了1.7版本及以前的永久代。元数据区和永久代本质上都是方法区的实现。方法区存放虚拟机加载的类信息，静态变量，常量等数据。

• 字符串常量池存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出
• 类和方法的信息大小难以确定，给永久代的大小指定带来困难
• 永久代会给GC带来不必要的复杂性
• 方便HotSpot与其他JVM如 Jrockit的集成

Java堆（Heap）

• 对象实例的分配区域
• GC管理的主要区域

直接内存（没有在上图体现出来）

jdk1.4引入了NIO，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存。

JVM三大性能调优参数 -Xms -Xmx -Xss的含义

• -Xss：规定了每个线程虚拟机栈（堆栈）的大小
• -Xms：堆的初始值
• -Xmx：堆能达到的最大值

一般Xms和Xmx设置为一样的值，因为扩容时会发生内存抖动。

Java内存模型中堆和栈的区别——内存分配策略

• 静态存储：编译时确定每个数据目标在运行时的存储空间需求
• 栈式存储：数据区需求在编译时未知，运行时模块入口前确定
• 堆式存储：编译时或运行时模块入口都无法确定，动态分配

Java内存模型中堆和栈的区别

• 管理方式：栈自动释放，堆需要GC
• 空间大小：栈比对小
• 碎片相关：栈产生的碎片远小于堆
• 分配方式：栈支持静态和动态分配，而堆仅支持动态分配
• 效率：栈的效率比堆高