JVM核心知识点高频面试题（含Java代码案例

最新推荐文章于 2025-12-12 10:26:29 发布

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#jvm #java #开发语言 #面试题

JVM核心知识点高频面试题（含Java代码案例）

一、JVM内存区域相关

面试题1：JVM运行时内存区域如何划分？线程私有与共享区域有哪些区别？

核心知识点

根据文档内容，JVM运行时内存区域分为线程私有区域、线程共享区域和直接内存三大类，具体划分及特性如下：

线程私有区域：生命周期与线程一致，随线程创建/销毁而创建/销毁，避免线程间数据竞争。
1. 程序计数器：记录当前线程执行的字节码地址，执行Native方法时为null，是唯一无OutOfMemoryError的区域。
2. 虚拟机栈：描述Java方法执行的内存模型，每个方法对应一个栈帧（存储局部变量表、操作数栈等），栈深度超限抛StackOverflowError，动态扩展失败抛OutOfMemoryError。
3. 本地方法栈：为Native方法服务，HotSpot VM将其与虚拟机栈合二为一，异常类型同虚拟机栈。
线程共享区域：随虚拟机启动/关闭而创建/销毁，供所有线程共享访问。
1. 堆（Heap）：存储对象和数组，是GC的主要区域，按GC角度分为新生代（Eden、From Survivor、To Survivor）和老年代。
2. 方法区（元空间）：存储类信息、常量、静态变量等，Java8前为永久代，Java8后替换为元空间（使用本地内存，默认不受JVM内存限制）。
直接内存：非JVM运行时数据区一部分，通过NIO的DirectByteBuffer分配堆外内存，避免堆与Native堆的数据拷贝，可提升性能，但分配过多会抛OutOfMemoryError。

代码案例1：虚拟机栈`StackOverflowError`演示

/**
 * 虚拟机栈异常：栈深度超过JVM限制，抛StackOverflowError
 * 文档对应：线程私有区域-虚拟机栈的StackOverflowError异常
 */
public class StackOverflowDemo {
   
   
    private int stackDepth = 0;

    // 递归调用导致栈帧不断入栈，超出栈深度限制
    public void recursiveCall() {
   
   
        stackDepth++;
        recursiveCall();
    }

    public static void main(String[] args) {
   
   
        StackOverflowDemo demo = new StackOverflowDemo();
        try {
   
   
            demo.recursiveCall();
        } catch (StackOverflowError e) {
   
   
            System.out.println("栈深度：" + demo.stackDepth);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代码案例2：堆`OutOfMemoryError`演示

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 堆内存溢出：对象数量超出堆容量限制，抛OutOfMemoryError
 * 文档对应：线程共享区域-堆的内存分配与OOM
 * 运行参数：-Xms20m -Xmx20m（限制堆最大/初始容量为20MB）
 */
public class HeapOOMDemo {
   
   
    static class OOMObject {
   
   }

    public static void main(String[] args) {
   
   
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        // 循环创建对象，直至堆内存耗尽
        while (true) {
   
   
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

面试题2：程序计数器的作用是什么？为什么它是唯一无OOM的内存区域？

核心知识点

作用：程序计数器是线程私有区域，用于记录当前线程执行的字节码指令地址。当线程执行Java方法时，计数器存储虚拟机字节码指令的地址；当执行Native方法时，计数器值为null（因Native方法由操作系统实现，JVM无法跟踪）。
无OOM原因：程序计数器的内存占用空间极小（仅存储指令地址），且JVM对其容量有严格控制，不会因动态扩展或深度超限导致内存不足，因此是JVM规范中唯一未规定OutOfMemoryError的区域（文档1-87）。
线程私有必要性：多线程切换时，需通过程序计数器恢复当前线程的执行位置，确保线程切换后能继续执行，因此必须为每个线程分配独立的程序计数器。

二、垃圾回收（GC）相关

面试题3：JVM如何判断对象可回收？常见的对象存活判定算法有哪些？

核心知识点

JVM判断对象可回收的核心是“对象是否再被使用”，主要通过两种算法实现（文档1-139）：

引用计数法：
- 原理：为每个对象维护一个引用计数器，有引用指向对象时计数器+1，引用失效时-1，计数器为0则对象可回收。
- 缺陷：无法解决循环引用问题（如A引用B，B引用A，两者计数器均为1，但实际已无用），因此Java未采用。
可达性分析（主流算法）：
- 原理：以“GC Roots”为起点，向下搜索可达路径（引用链），无引用链连接的对象为“不可达对象”（需经历两次标记才会被回收）。
- GC Roots包含的对象（文档1-143）：
  - 虚拟机栈中局部变量表的引用对象；
  - 本地方法栈中Native方法的引用对象；
  - 方法区中类静态属性的引用对象；
  - 方法区中常量的引用对象；
  - 活跃线程的引用对象。

代码案例：可达性分析中对象可回收演示

/**
 * 演示可达性分析：不可达对象可被GC回收
 * 文档对应：可达性分析算法与GC Roots
 */
public class ReachabilityAnalysisDemo {
   
   
    static class Node {
   
   
        Node next; // 引用其他Node对象
    }

    public static void main(String[] args) {
   
   
        Node a = new Node()