Java虚拟机(JVM)总结

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Java内存区域

说一下JVM的主要组成部分及其作用（3.26）

JVM包含两个子系统和两个组件
两个子系统： Class loader(类装载)、Execution engine(执行引擎)；
两个组件： Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。

• Class loader(类装载)：类加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入到内存中，将其放在运行时数据区的方法区内，然后在堆区创建一个 java.lang.Class对象，用来封装类在方法区内的数据结构。

• Execution engine（执行引擎）：将字节码.class文件翻译成底层系统指令。

• Native Interface(本地接口)：是其它编程语言交互的接口（操作底层操作系统还需要C++等语言的支持）

• Runtime data area(运行时数据区域)：这就是我们常说的JVM的内存。

• 

Java程序运行机制步骤 ： 如上图所示，首先通过编译器把.java源码转换成.class字节码文件，类加载器（ClassLoader）再把.class字节码加载到内存中，将其数据放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，而.class字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

说一下运行时数据区（3.27）

Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有些区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则是依赖线程的启动和结束而建立和销毁。Java 虚拟机所管理的内存被划分为如下几个区域：

不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同，但都会遵从 Java 虚拟机规范， Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分：

• 程序计数器（Program Counter Register）：是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的 行号指示器。 （每个线程都有自己的程序计数器，线程隔离）
• Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；线程私有（线程隔离）
• 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机使用到的Native本地方法服务。（线程私有）
• Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；（线程共享）
• 方法区（Methed Area）：方法区和Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。
  
  （补充：
      局部变量是不会发生数据安全问题的。因为局部变量存在Java虚拟机栈帧中，而每个栈帧是线程私有不共享的，不共用的东西自然不会发生安全问题。
      静态变量和成员变量是会发生数据安全问题的。因为成员变量存在堆中，而堆是线程共享的。静态变量存在方法区中，方法区也是共享的，因此也会发生数据安全问题）

深拷贝和浅拷贝（3.28）

浅拷贝（shallowCopy）只是增加了一个指针指向已存在的内存地址，

深拷贝（deepCopy）是增加了一个指针并且申请了一个新的内存，使这个增加的指针指向这个新的内存，

使用深拷贝的情况下，释放内存的时候不会因为出现浅拷贝时释放同一个内存的错误。

浅复制：仅仅是指向被复制的内存地址，如果原地址发生改变，那么浅复制出来的对象也会相应的改变。

深复制：在计算机中开辟一块新的内存地址用于存放复制的对象。

说一下栈和堆的区别（3.29）

堆和栈都是Java用来在RAM中存放数据的地方。

        1.栈内存存储的是局部变量而堆内存存储的是new出来的对象或者数组；

        2.栈内存的更新速度要快于堆内存，因为局部变量的生命周期很短；

        3.栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放，而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。
        
        4.（存取速度、动静态分配内存）栈中存取的数据大小，生存期确定（如基本数据类型int），所以存取速度很快，仅次于cpu中的存储器，缺点是不灵活，不能动态分配内存大小。堆是动态分配大小（如包装类数据Integer，java中用new语句告诉编译器，运行时根据需要动态创建），所以比较灵活，由java垃圾自动回收器来收集多余不用的变量。

int [] arr=new int [3];在内存中是怎么被定义的：

主函数先进栈，在栈中定义一个变量arr,接下来为arr赋值，但是右边不是一个具体值，是一个实体。实体创建在堆里，在堆里首先通过new关键字开辟一个空间，内存在存储数据的时候都是通过地址来体现的，地址是一块连续的二进制，然后给这个实体分配一个内存地址。数组都是有一个索引，数组这个实体在堆内存中产生之后每一个空间都会进行默认的初始化（这是堆内存的特点，未初始化的数据是不能用的，但在堆里是可以用的，因为初始化过了，但是在栈里没有），不同的类型初始化的值不一样。所以堆和栈里就创建了变量和实体：
详细链接点击这里（不用看这个，看最下面的）
对象的栈堆内存图（有解释）
数组&对象的栈堆内存图（无解释，只有图）

队列和栈是什么，有什么区别（3.30）

队列和栈都是被用来预存储数据的

• 操作的名称不同。 队列的插入称为入队，队列的删除称为出队。栈的插入称为进栈，栈的删除称为出栈。
• 可操作的方式不同。 队列是在队尾入队，队头出队，即两边都可操作。而栈的进栈和出栈都是在栈顶进行的，无法对栈底直接进行操作。(头she)
• 操作的方法不同。 队列是先进先出（FIFO），即队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾（不能从中间插入），每次离开的成员总是队列头上（不允许中途离队）。而栈为先进后出,即每次删除（出栈）的总是当前栈中最新的元素，即最后插入（进栈）的元素，而最先插入的被放在栈的底部，要到最后才能删除。

HotSpot虚拟机对象探秘

对象的创建（3.31）

（new——堆中常量池——类的符号引用——方法区中类）

最后一步执行()方法，按照程序员的意愿对对象进行初始化（常量池在jdk1.7之后，被放在堆当中）

看完上面的，还可以看下面扩充版的

为对象分配内存（4.1）

类加载完成后，接着会在Java堆中划分一块内存分配给对象。内存分配根据Java堆是否规整，有两种方式：

• 指针碰撞：如果Java堆的内存是规整，即所有用过的内存放在一边，而空闲的的放在另一边。分配内存时将位于中间的指针指示器向空闲的内存移动一段与对象大小相等的距离，这样便完成分配内存工作。
• 空闲列表：如果Java堆的内存不是规整的，则需要由虚拟机维护一个列表来记录那些内存是可用的，这样在分配的时候可以从列表中查询到足够大的内存分配给对象，并在分配后更新列表记录。

选择哪种分配方式是由 Java 堆是否规整来决定的，而 Java 堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。 当使用serial,ParNew等带压缩整理过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，既简单又高效，当使用CMS这种基于清除算法的收集器时，理论上就只能采用较为复杂的空闲列表来分配内存。

在HotSpot虚拟机中，对象在堆中的存储布局可以划分为三个部分：对象头、实例数据、对齐填充。

• 对象头，主要存储对象自身运行时的数据（如一些状态码）和类型指针（指向它的类，告诉咱们该对象是哪个类的）
• 实例数据，对象真正存储的有效信息。
• 对齐填充，如果对象实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全，这并不是必然存在，也没有特别的含义。

处理并发安全问题（4.2）

对象的创建在虚拟机中是一个非常频繁的行为，哪怕只是修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也是不安全的，可能出现正在给对象 A 分配内存，指针还没来得及修改，对象 B 又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。解决这个问题有两种方案：

• 对分配内存空间的动作进行同步处理（采用 CAS + 失败重试来保障更新操作的原子性）；
• 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在 Java 堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的 TLAB 上分配。只有 TLAB 用完并分配新的 TLAB 时，才需要同步锁。通过-XX:+/-UserTLAB参数来设定虚拟机是否使用TLAB。
  

对象的访问定位（4.3）

Java程序需要通过 JVM 栈上的引用访问堆中的具体对象。对象的访问方式取决于 JVM 虚拟机的实现。目前主流的访问方式有 句柄 和 直接指针 两种方式。

指针： 指向对象，代表一个对象在内存中的起始地址。

句柄：可以理解为指向指针的指针，维护着对象的指针。句柄不直接指向对象，而是指向对象的指针（句柄不发生变化，指向固定内存地址），再由对象的指针指向对象的真实内存地址。

句柄访问

Java堆中划分出一块内存来作为句柄池，引用中存储对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与对象类型数据各自的具体地址信息，具体构造如下图所示：

优势： 引用中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而引用本身不需要修改。

直接指针

如果使用直接指针访问，引用 中存储的直接就是对象地址，那么Java堆对象内部的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息。

优势： 速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。由于对象的访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是非常可观的执行成本。HotSpot 中采用的就是这种方式。

内存溢出异常

Java会存在内存泄漏吗？请简单描述（4.4）

内存泄漏是指不再被使用的对象或者变量一直被占据在内存中。理论上来说，Java是有GC垃圾回收机制的，也就是说，不再被使用的对象，会被GC自动回收掉，自动从内存中清除。

但是，即使这样，Java也还是存在着内存泄漏的情况，java导致内存泄露的原因很明确：长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，尽管短生命周期对象已经不再需要，但是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收，这就是java中内存泄露的发生场景。

垃圾收集器

简述Java垃圾回收机制（4.5）

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

GC是什么？为什么要GC（4.6）

GC 是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java 提供的 GC 功能可以自动监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java 语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。

垃圾回收的优点和原理。并考虑2种回收机制（4.7）

1.java语言最显著的特点就是引入了垃圾回收机制，它使java程序员在编写程序时不再考虑内存管理的问题。

2.由于有这个垃圾回收机制，java中的对象不再有“作用域”的概念，只有引用的对象才有“作用域”。

3.垃圾回收机制有效的防止了内存泄露，可以有效的使用可使用的内存。

4.垃圾回收器通常作为一个单独的低级别的线程运行，在不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或很长时间没有用过的对象进行清除和回收

5.程序员不能实时的对某个对象或所有对象调用垃圾回收器进行垃圾回收。

常见的回收机制：

• 定时回收
  每隔30分钟进行一次回收，这种机制的弊端是如果垃圾产生的比较快，有可能30分钟之内垃圾已经把内存占用光了，导致性能变慢

• 当垃圾占到某个百分比的时候，进行回收
  比如，当垃圾占到70%的时候，进行回收。 这种机制的弊端是，如果垃圾产生的频率很快，那么JVM就必须高频率的进行垃圾回收。 而在垃圾回收的过程中， JVM会停顿下来，只做垃圾回收，而影响业务功能的正常运行。

• 引用计数收集器

  引用计数是垃圾收集器中的早期策略。在这种方法中，堆中每个对象（不是引用）都有一个引用计数。当一个对象被创建时，且将该对象分配给一个变量，该变量计数设置为1。当任何其它变量被赋值为这个对象的引用时，计数加1，但当一个对象的某个引用超过了生命周期或者被设置为一个新值时，对象的引用计数减1。任何引用计数为0的对象可以被当作垃圾收集。当一个对象被垃圾收集时，它引用的任何对象计数减1。

• 跟踪收集器

  早期的JVM使用引用计数，现在大多数JVM采用对象引用遍历。对象引用遍历从一组对象开始，沿着整个对象图上的每条链接，递归确定可到达（reachable）的对象。如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。

垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以马上回收内存吗？有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收？（4.8）

1、基本原理（对象引用遍历方式）：

• 当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。
• 通常，GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可达的"，哪些对象是"不可达的"。当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就有责任回收这些内存空间。

2、垃圾回收器不可以马上回收内存。

• 垃圾收集器不可以被强制执行
• 虽然程序员可以通过调用System.gc方法来建议执行垃圾收集。但一般不建议自己写System.gc，因为会加大垃圾收集工作量

3、程序员可以手动执行System.gc()，通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。

Java 中都有哪些引用类型？（4.9）

强、软、弱、虚。

String abc=new String(“abc”); //1
SoftReference softRef=new SoftReference(abc); //2
WeakReference weakRef = new WeakReference(abc); //3
abc=null; //4
softRef.clear();//5

1、强引用（SoftReference）

• 第1行在heap 堆中创建内容为“ abc ”的对象，并建立 abc 到该对象的强引用，该对象是强可及的。
• 当内存空间不足， Java 虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError 错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。因为JVM认为强引用的对象是用户正在使用的对象，它无法分辨出到底该回收哪个，强行回收有可能导致系统严重错误。

2、软引用（WeakReference）

• 第2行在head中创建软引用，显然此时abc对象仍是强可及的。

• 当JVM触发gc时，如果一个对象只具有软引用，那么如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

• 软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。

• 软引用是主要用于内存敏感的高速缓存。在jvm报告内存不足之前会清除所有的软引用，这样以来gc就有可能收集软可及的对象，可能解决内存吃紧问题，避免内存溢出。什么时候会被收集取决于gc的算法和gc运行时可用内存的大小。当gc决定要收集软引用时执行以下过程,以上面的softRef为例：

1 首先将softRef的referent（abc）设置为null，不再引用heap中的newString("abc")对象。

2 将heap中的new String("abc")对象设置为可结束的(finalizable)。

3 当heap中的new String("abc")对象的finalize()方法被运行而且该对象占用的内存被释放， softRef被添加到它的ReferenceQueue(如果有的话)中。

3、弱引用（PhantomReference）

• 第3行建立弱引用，显然此时 abc 对象仍是强可及的。
• 当JVM触发gc时，就会回收该对象。与软引用不同的是，不管是否内存不足，弱引用都会被回收。弱
• 引用可以结合ReferenceQueue来使用，当由于系统触发gc，导致软引用的对象被回收了，JVM会把这个弱引用加入到与之相关联的ReferenceQueue中，不过由于垃圾收集器线程的优先级很低，所以弱引用不一定会被很快回收。

4、虚引用

• 第4行之后heap 中对象不再是强可及的，变成软可及的。第五行执行之后变成弱可及的。
• 虚引用 顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。
• 虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：
  虚引用必须和引用队列（ ReferenceQueue ）联合使用 。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

怎么判断对象是否可以被回收？（4.10）

垃圾收集器在做垃圾回收的时候，首先需要判定的就是哪些内存是需要被回收的，哪些对象是「存活」的，是不可以被回收的；哪些对象已经「死掉」了，需要被回收。

一般有两种方法来判断：

• 引用计数器法：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；
• 可达性分析算法：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

在Java中，对象什么时候可以被垃圾回收（4.11）

当对象对当前使用这个对象的应用程序变得不可触及的时候，这个对象就可以被回收了。

JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗（4.12）

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。

什么是新生代、老年代、永久代

看这篇链接很详细，很长但是讲的很好，要耐心看

说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？（4.13）

• 标记-清除算法：标记无用对象，然后进行清除回收。缺点：效率不高，无法清除垃圾碎片。
• 复制算法：按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。
• 标记-整理算法：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。
• 分代算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代基本采用复制算法，老年代采用标记整理算法。

标记-清除算法（Mark Sweep算法）

标记-清除算法（Mark-Sweep）是一种常见的基础垃圾收集算法，它将垃圾收集分为两个阶段：

• 标记阶段：标记出可以回收的对象。
• 清除阶段：回收被标记的对象所占用的空间。

优点： 不需要对象进行移动。

缺点： 产生大量不连续的内存碎片，提高了垃圾回收的频率。

标记-复制算法（Mark Copy算法）

为了解决标记-清除算法的效率不高的问题，产生了复制算法。它把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾收集时，遍历当前使用的区域，把存活对象复制到另外一个区域中，最后将当前使用的区域的可回收的对象进行回收。

优点：无内存碎片。

缺点：可用的内存大小缩小为原来的一半，对象存活率高时会频繁进行复制。

标记-整理算法（Mark Compat算法）

在新生代中可以使用复制算法，但是在老年代就不能选择复制算法了，因为老年代的对象存活率会较高，这样会有较多的复制操作，导致效率变低。标记-清除算法可以应用在老年代中，但是它效率不高，在内存回收后容易产生大量内存碎片。因此就出现了一种标记-整理算法（Mark-Compact）算法，与标记-整理算法不同的是，在标记可回收的对象后将所有存活的对象压缩到内存的一端，使他们紧凑的排列在一起，然后对端边界以外的内存进行回收。回收后，已用和未用的内存都各自一边。

优点： 解决了标记-清理算法存在的内存碎片问题。

缺点： 仍需要进行局部对象移动，一定程度上降低了效率。

分代收集算法（Generational Collection算法）

当前商业虚拟机都采用分代收集的垃圾收集算法。分代收集算法，顾名思义是根据对象的存活周期将内存划分为几块。一般包括年轻代、老年代 和 永久代，如图所示：

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说一下JVM有哪些垃圾回收器？（4.14）

如果说垃圾收集算法是内存回收的方法论，那么垃圾收集器就是内存回收的具体实现。下图展示了7种作用于不同分代的收集器，其中用于回收新生代的收集器包括Serial、PraNew、Parallel Scavenge，回收老年代的收集器包括Serial Old、Parallel Old、CMS，还有用于回收整个Java堆的G1收集器。不同收集器之间的连线表示它们可以搭配使用。

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• Serial收集器（复制算法): 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效；
• ParNew收集器 (复制算法): 新生代收并行集器，实际上是Serial收集器的多线程版本，在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现；
• Parallel Scavenge收集器 (复制算法): 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 = 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)，高吞吐量可以高效率的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，适合后台应用等对交互相应要求不高的场景；

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• Serial Old收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本；
• Parallel Old收集器 (标记-整理算法)： 老年代并行收集器，吞吐量优先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；
• CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）： 老年代并行收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿的特点，追求最短GC回收停顿时间。

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• G1(Garbage First)收集器 (标记-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是：G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代，老年代)，而前六种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。

详细介绍一下 CMS 垃圾回收器？（4.15）

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的简称，是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动 JVM 的参数加上“-XX:+UseConcMarkSweepGC”来指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是标记-清除的算法实现的，所以在 gc 的时候回产生大量的内存碎片，当剩余内存不能满足程序运行要求时，系统将会出现 Concurrent Mode Failure，临时 CMS 会采用 Serial Old 回收器进行垃圾清除，此时的性能将会被降低。

新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？（4.16）

新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge
老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS
整堆回收器：G1
新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法，复制算法的优点是效率高，缺点是内存利用率低；老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

简述分代垃圾回收器是怎么工作的？（4.17）

分代回收器有两个分区：老生代和新生代，新生代默认的空间占比总空间的 1/3，老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法，新生代里有 3 个分区：Eden、To Survivor、From Survivor，它们的默认占比是 8:1:1，它的执行流程如下：

• 把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区；
• 清空 Eden 和 From Survivor 分区；
• From Survivor 和 To Survivor 分区交换，From Survivor 变 To Survivor，To Survivor 变 From Survivor。
  每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象，年龄就 +1，当年龄到达 15（默认配置是 15）时，升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。

老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回，一般使用标记整理的执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

内存分配策略

简述java内存分配与回收策率以及Minor GC和Major GC（4.18）

所谓自动内存管理，最终要解决的也就是内存分配和内存回收两个问题。前面我们介绍了内存回收，这里我们再来聊聊内存分配。

对象的内存分配通常是在 Java 堆上分配（随着虚拟机优化技术的诞生，某些场景下也会在栈上分配，后面会详细介绍），对象主要分配在新生代的 Eden 区，如果启动了本地线程缓冲，将按照线程优先在 TLAB 上分配。少数情况下也会直接在老年代上分配。总的来说分配规则不是百分百固定的，其细节取决于哪一种垃圾收集器组合以及虚拟机相关参数有关，但是虚拟机对于内存的分配还是会遵循以下几种「普世」规则：

对象优先在 Eden 区分配（4.19）

多数情况，对象都在新生代 Eden 区分配。当 Eden 区分配没有足够的空间进行分配时，虚拟机将会发起一次 Minor GC。如果本次 GC 后还是没有足够的空间，则将启用分配担保机制在老年代中分配内存。

这里我们提到 Minor GC，如果你仔细观察过 GC 日常，通常我们还能从日志中发现 Major GC/Full GC。

Minor GC 是指发生在新生代的 GC，因为 Java 对象大多都是朝生夕死，所有 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也非常快；
Major GC/Full GC 是指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 通常会伴随至少一次 Minor GC。Major GC 的速度通常会比 Minor GC 慢 10 倍以上。

大对象直接进入老年代（4.20）

所谓大对象是指需要大量连续内存空间的对象，频繁出现大对象是致命的，会导致在内存还有不少空间的情况下提前触发 GC 以获取足够的连续空间来安置新对象。

前面我们介绍过新生代使用的是标记-清除算法来处理垃圾回收的，如果大对象直接在新生代分配就会导致 Eden 区和两个 Survivor 区之间发生大量的内存复制。因此对于大对象都会直接在老年代进行分配。

长期存活对象将进入老年代（4.21）

虚拟机采用分代收集的思想来管理内存，那么内存回收时就必须判断哪些对象应该放在新生代，哪些对象应该放在老年代。因此虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄的计数器，如果对象在 Eden 区出生，并且能够被 Survivor 容纳，将被移动到 Survivor 空间中，这时设置对象年龄为 1。对象在 Survivor 区中每「熬过」一次 Minor GC 年龄就加 1，当年龄达到一定程度（默认 15） 就会被晋升到老年代。
 

虚拟机类加载机制（不要看文字，看自己做的思维导图就行了）

 

什么是类加载器?（4.22）

      类加载器就是把类文件加载到虚拟机中，也就是说通过一个类的全限定名来获取描述该类的二进制字节流。
      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，最终形成可以背虚拟机直接使用的java类型
      （.java文件编译成。class文件，然后类加载器加载类，把它丢到jvm内存，方法区中，并在堆中建立对象）
 

描述一下JVM加载Class文件的原理机制（4.23）

Java中的所有类，都必须由类 加载器 加载到JVM内存才能运行。类加载本身也是一个类，而它的工作就是把class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时候，我们几乎不用关心类的加载，因为这些都是隐式装载的，除非我们有特殊的用法，像是反射，就需要显式的加载所需要的类。

类加载方式，有两种 ：

1.隐式加载， 程序在运行过程中当碰到通过new 等方式生成对象时，隐式调用类加载器加载对应的类到jvm中，

2.显式加载， 通过class.forname()等方法，显式加载需要的类

Java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类(像是基类)完全加载到jvm中，至于其他类，则在需要的时候才加载。这当然就是为了节省内存开销。
 

什么时候发生类加载？（4.24）

 

类加载的执行过程？（4.25）

类装载主要分为以下 5 个步骤：

1. 加载：根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入；
2. 验证：检查加载的 class 文件的正确性；
3. 准备：给类中的静态变量分配内存空间；
4. 解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
5. 初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。
    

类加载器有哪些分类?（4.25）

7. 根类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载java核心类库，无法被java程序直接引用。
8. 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。
9. 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。
10. 用户自定义类加载器，通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现。
 

什么是双亲委派模型？（4.26）

在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器。对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在 JVM 中的唯一性，每一个类加载器，都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将 class 文件加载到 JVM 内存，然后再转化为 class 对象。

双亲委派模型：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层的类加载器都是如此，这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载无法完成加载请求（它的搜索范围中没找到所需的类）时，子加载器才会尝试去加载类。

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。

JVM调优

说一下 JVM 调优的工具？（4.27）

JDK 自带了很多监控工具，都位于 JDK 的 bin 目录下，其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 这两款视图监控工具。

jconsole：用于对 JVM 中的内存、线程和类等进行监控；
jvisualvm：JDK 自带的全能分析工具，可以分析：内存快照、线程快照、程序死锁、监控内存的变化、gc 变化等。

常用的 JVM 调优的参数都有哪些？（4.28）

-Xms2g：初始化推大小为 2g；
-Xmx2g：堆最大内存为 2g；
-XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4；
-XX:SurvivorRatio=8：设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2；
–XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合；
-XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合；
-XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合；
-XX:+PrintGC：开启打印 gc 信息；
-XX:+PrintGCDetails：打印 gc 详细信息。

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