Java內(nèi)存區(qū)域

說一下 JVM 的主要組成部分及其作用？

 

JVM包含兩個(gè)子系統(tǒng)和兩個(gè)組件，兩個(gè)子系統(tǒng)為Class loader(類裝載)、Execution engine(執(zhí)行引擎)；兩個(gè)組件為Runtime data area(運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū))、Native Interface(本地接口)。

• Class loader(類裝載)：根據(jù)給定的全限定名類名(如：java.lang.Object)來裝載class文件到Runtime data area中的method area。
• Execution engine（執(zhí)行引擎）：執(zhí)行classes中的指令。
• Native Interface(本地接口)：與native libraries交互，是其它編程語言交互的接口。
• Runtime data area(運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域)：這就是我們常說的JVM的內(nèi)存。

作用 ：首先通過類加載器（ClassLoader）會(huì)把 Java 代碼轉(zhuǎn)換成字節(jié)碼，運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)（Runtime Data Area）再把字節(jié)碼加載到內(nèi)存中，而字節(jié)碼文件只是 JVM 的一套指令集規(guī)范，并不能直接交給底層操作系統(tǒng)去執(zhí)行，因此需要特定的命令解析器執(zhí)行引擎（Execution Engine），將字節(jié)碼翻譯成底層系統(tǒng)指令，再交由 CPU 去執(zhí)行，而這個(gè)過程中需要調(diào)用其他語言的本地庫接口（Native Interface）來實(shí)現(xiàn)整個(gè)程序的功能。

說一下 JVM 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

Java 虛擬機(jī)在執(zhí)行 Java 程序的過程中會(huì)把它所管理的內(nèi)存區(qū)域劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時(shí)間，有些區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動(dòng)而存在，有些區(qū)域則是依賴線程的啟動(dòng)和結(jié)束而建立和銷毀。Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存被劃分為如下幾個(gè)區(qū)域：

不同虛擬機(jī)的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)可能略微有所不同，但都會(huì)遵從 Java 虛擬機(jī)規(guī)范， Java 虛擬機(jī)規(guī)范規(guī)定的區(qū)域分為以下 5 個(gè)部分：

• 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）：當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器，字節(jié)碼解析器的工作是通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值，來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能，都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來完成；
• Java 虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）：用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息；
• 本地方法棧（Native Method Stack）：與虛擬機(jī)棧的作用是一樣的，只不過虛擬機(jī)棧是服務(wù) Java 方法的，而本地方法棧是為虛擬機(jī)調(diào)用 Native 方法服務(wù)的；
• Java 堆（Java Heap）：Java 虛擬機(jī)中內(nèi)存最大的一塊，是被所有線程共享的，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存；
• 方法區(qū)（Methed Area）：用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

深拷貝和淺拷貝

淺拷貝（shallowCopy）只是增加了一個(gè)指針指向已存在的內(nèi)存地址，

深拷貝（deepCopy）是增加了一個(gè)指針并且申請(qǐng)了一個(gè)新的內(nèi)存，使這個(gè)增加的指針指向這個(gè)新的內(nèi)存，

使用深拷貝的情況下，釋放內(nèi)存的時(shí)候不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)淺拷貝時(shí)釋放同一個(gè)內(nèi)存的錯(cuò)誤。

淺復(fù)制：僅僅是指向被復(fù)制的內(nèi)存地址，如果原地址發(fā)生改變，那么淺復(fù)制出來的對(duì)象也會(huì)相應(yīng)的改變。

深復(fù)制：在計(jì)算機(jī)中開辟一塊新的內(nèi)存地址用于存放復(fù)制的對(duì)象。

說一下堆棧的區(qū)別？

物理地址

堆的物理地址分配對(duì)對(duì)象是不連續(xù)的。因此性能慢些。在GC的時(shí)候也要考慮到不連續(xù)的分配，所以有各種算法。比如，標(biāo)記-消除，復(fù)制，標(biāo)記-壓縮，分代（即新生代使用復(fù)制算法，老年代使用標(biāo)記——壓縮）

棧使用的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧，先進(jìn)后出的原則，物理地址分配是連續(xù)的。所以性能快。

內(nèi)存分別

堆因?yàn)槭遣贿B續(xù)的，所以分配的內(nèi)存是在運(yùn)行期確認(rèn)的，因此大小不固定。一般堆大小遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于棧。

棧是連續(xù)的，所以分配的內(nèi)存大小要在編譯期就確認(rèn)，大小是固定的。

存放的內(nèi)容

堆存放的是對(duì)象的實(shí)例和數(shù)組。因此該區(qū)更關(guān)注的是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

棧存放：局部變量，操作數(shù)棧，返回結(jié)果。該區(qū)更關(guān)注的是程序方法的執(zhí)行。

PS：

1. 靜態(tài)變量放在方法區(qū)
2. 靜態(tài)的對(duì)象還是放在堆。

程序的可見度

堆對(duì)于整個(gè)應(yīng)用程序都是共享、可見的。

棧只對(duì)于線程是可見的。所以也是線程私有。他的生命周期和線程相同。

隊(duì)列和棧是什么？有什么區(qū)別？

隊(duì)列和棧都是被用來預(yù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。

• 操作的名稱不同。隊(duì)列的插入稱為入隊(duì)，隊(duì)列的刪除稱為出隊(duì)。棧的插入稱為進(jìn)棧，棧的刪除稱為出棧。
• 可操作的方式不同。隊(duì)列是在隊(duì)尾入隊(duì)，隊(duì)頭出隊(duì)，即兩邊都可操作。而棧的進(jìn)棧和出棧都是在棧頂進(jìn)行的，無法對(duì)棧底直接進(jìn)行操作。
• 操作的方法不同。隊(duì)列是先進(jìn)先出（FIFO），即隊(duì)列的修改是依先進(jìn)先出的原則進(jìn)行的。新來的成員總是加入隊(duì)尾（不能從中間插入），每次離開的成員總是隊(duì)列頭上（不允許中途離隊(duì)）。而棧為后進(jìn)先出（LIFO）,即每次刪除（出棧）的總是當(dāng)前棧中最新的元素，即最后插入（進(jìn)棧）的元素，而最先插入的被放在棧的底部，要到最后才能刪除。
   

HotSpot虛擬機(jī)對(duì)象探秘

對(duì)象的創(chuàng)建

說到對(duì)象的創(chuàng)建，首先讓我們看看 Java 中提供的幾種對(duì)象創(chuàng)建方式：

Header	解釋
使用new關(guān)鍵字	調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)
使用Class的newInstance方法	調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)
使用Constructor類的newInstance方法	調(diào)用了構(gòu)造函數(shù)
使用clone方法	沒有調(diào)用構(gòu)造函數(shù)
使用反序列化	沒有調(diào)用構(gòu)造函數(shù)

下面是對(duì)象創(chuàng)建的主要流程:

虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，先檢查常量池是否已經(jīng)加載相應(yīng)的類，如果沒有，必須先執(zhí)行相應(yīng)的類加載。類加載通過后，接下來分配內(nèi)存。若Java堆中內(nèi)存是絕對(duì)規(guī)整的，使用“指針碰撞“方式分配內(nèi)存；如果不是規(guī)整的，就從空閑列表中分配，叫做”空閑列表“方式。劃分內(nèi)存時(shí)還需要考慮一個(gè)問題-并發(fā)，也有兩種方式: CAS同步處理，或者本地線程分配緩沖(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)。然后內(nèi)存空間初始化操作，接著是做一些必要的對(duì)象設(shè)置(元信息、哈希碼…)，最后執(zhí)行<init>方法。

為對(duì)象分配內(nèi)存

類加載完成后，接著會(huì)在Java堆中劃分一塊內(nèi)存分配給對(duì)象。內(nèi)存分配根據(jù)Java堆是否規(guī)整，有兩種方式：

• 指針碰撞：如果Java堆的內(nèi)存是規(guī)整，即所有用過的內(nèi)存放在一邊，而空閑的的放在另一邊。分配內(nèi)存時(shí)將位于中間的指針指示器向空閑的內(nèi)存移動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的距離，這樣便完成分配內(nèi)存工作。
• 空閑列表：如果Java堆的內(nèi)存不是規(guī)整的，則需要由虛擬機(jī)維護(hù)一個(gè)列表來記錄那些內(nèi)存是可用的，這樣在分配的時(shí)候可以從列表中查詢到足夠大的內(nèi)存分配給對(duì)象，并在分配后更新列表記錄。

選擇哪種分配方式是由 Java 堆是否規(guī)整來決定的，而 Java 堆是否規(guī)整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定。

處理并發(fā)安全問題

對(duì)象的創(chuàng)建在虛擬機(jī)中是一個(gè)非常頻繁的行為，哪怕只是修改一個(gè)指針?biāo)赶虻奈恢?，在并發(fā)情況下也是不安全的，可能出現(xiàn)正在給對(duì)象 A 分配內(nèi)存，指針還沒來得及修改，對(duì)象 B 又同時(shí)使用了原來的指針來分配內(nèi)存的情況。解決這個(gè)問題有兩種方案：

對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理（采用 CAS + 失敗重試來保障更新操作的原子性）；

把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)行，即每個(gè)線程在 Java 堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）。哪個(gè)線程要分配內(nèi)存，就在哪個(gè)線程的 TLAB 上分配。只有 TLAB 用完并分配新的 TLAB 時(shí)，才需要同步鎖。通過-XX:+/-UserTLAB參數(shù)來設(shè)定虛擬機(jī)是否使用TLAB。

對(duì)象的訪問定位

Java程序需要通過 JVM 棧上的引用訪問堆中的具體對(duì)象。對(duì)象的訪問方式取決于 JVM 虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)。目前主流的訪問方式有 句柄 和 直接指針 兩種方式。

指針： 指向?qū)ο?，代表一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中的起始地址。

句柄： 可以理解為指向指針的指針，維護(hù)著對(duì)象的指針。句柄不直接指向?qū)ο?，而是指向?qū)ο蟮闹羔槪ň浔话l(fā)生變化，指向固定內(nèi)存地址），再由對(duì)象的指針指向?qū)ο蟮恼鎸?shí)內(nèi)存地址。

句柄訪問

Java堆中劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，引用中存儲(chǔ)對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與對(duì)象類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息，具體構(gòu)造如下圖所示：

優(yōu)勢：引用中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址，在對(duì)象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對(duì)象是非常普遍的行為）時(shí)只會(huì)改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而引用本身不需要修改。

直接指針

如果使用直接指針訪問，引用 中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址，那么Java堆對(duì)象內(nèi)部的布局中就必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息。

優(yōu)勢：速度更快，節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開銷。由于對(duì)象的訪問在Java中非常頻繁，因此這類開銷積少成多后也是非常可觀的執(zhí)行成本。HotSpot 中采用的就是這種方式。

內(nèi)存溢出異常

Java會(huì)存在內(nèi)存泄漏嗎？請(qǐng)簡單描述

內(nèi)存泄漏是指不再被使用的對(duì)象或者變量一直被占據(jù)在內(nèi)存中。理論上來說，Java是有GC垃圾回收機(jī)制的，也就是說，不再被使用的對(duì)象，會(huì)被GC自動(dòng)回收掉，自動(dòng)從內(nèi)存中清除。

但是，即使這樣，Java也還是存在著內(nèi)存泄漏的情況，java導(dǎo)致內(nèi)存泄露的原因很明確：長生命周期的對(duì)象持有短生命周期對(duì)象的引用就很可能發(fā)生內(nèi)存泄露，盡管短生命周期對(duì)象已經(jīng)不再需要，但是因?yàn)殚L生命周期對(duì)象持有它的引用而導(dǎo)致不能被回收，這就是java中內(nèi)存泄露的發(fā)生場景。

垃圾收集器簡述Java垃圾回收機(jī)制

在java中，程序員是不需要顯示的去釋放一個(gè)對(duì)象的內(nèi)存的，而是由虛擬機(jī)自行執(zhí)行。在JVM中，有一個(gè)垃圾回收線程，它是低優(yōu)先級(jí)的，在正常情況下是不會(huì)執(zhí)行的，只有在虛擬機(jī)空閑或者當(dāng)前堆內(nèi)存不足時(shí)，才會(huì)觸發(fā)執(zhí)行，掃面那些沒有被任何引用的對(duì)象，并將它們添加到要回收的集合中，進(jìn)行回收。

GC是什么？為什么要GC

GC 是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,內(nèi)存處理是編程人員容易出現(xiàn)問題的地方，忘記或者錯(cuò)誤的內(nèi)存

回收會(huì)導(dǎo)致程序或系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至崩潰，Java 提供的 GC 功能可以自動(dòng)監(jiān)測對(duì)象是否超過作用域從而達(dá)到自動(dòng)

回收內(nèi)存的目的，Java 語言沒有提供釋放已分配內(nèi)存的顯示操作方法。

垃圾回收的優(yōu)點(diǎn)和原理。并考慮2種回收機(jī)制

java語言最顯著的特點(diǎn)就是引入了垃圾回收機(jī)制，它使java程序員在編寫程序時(shí)不再考慮內(nèi)存管理的問題。

由于有這個(gè)垃圾回收機(jī)制，java中的對(duì)象不再有“作用域”的概念，只有引用的對(duì)象才有“作用域”。

垃圾回收機(jī)制有效的防止了內(nèi)存泄露，可以有效的使用可使用的內(nèi)存。

垃圾回收器通常作為一個(gè)單獨(dú)的低級(jí)別的線程運(yùn)行，在不可預(yù)知的情況下對(duì)內(nèi)存堆中已經(jīng)死亡的或很長時(shí)間沒有用過的對(duì)象進(jìn)行清除和回收。

程序員不能實(shí)時(shí)的對(duì)某個(gè)對(duì)象或所有對(duì)象調(diào)用垃圾回收器進(jìn)行垃圾回收。

垃圾回收有分代復(fù)制垃圾回收、標(biāo)記垃圾回收、增量垃圾回收。

垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以馬上回收內(nèi)存嗎？有什么辦法主動(dòng)通知虛擬機(jī)進(jìn)行垃圾回收？

對(duì)于GC來說，當(dāng)程序員創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，GC就開始監(jiān)控這個(gè)對(duì)象的地址、大小以及使用情況。

通常，GC采用有向圖的方式記錄和管理堆(heap)中的所有對(duì)象。通過這種方式確定哪些對(duì)象是"可達(dá)的"，哪些對(duì)象是"不可達(dá)的"。當(dāng)GC確定一些對(duì)象為"不可達(dá)"時(shí)，GC就有責(zé)任回收這些內(nèi)存空間。

可以。程序員可以手動(dòng)執(zhí)行System.gc()，通知GC運(yùn)行，但是Java語言規(guī)范并不保證GC一定會(huì)執(zhí)行。

Java 中都有哪些引用類型？

• 強(qiáng)引用：發(fā)生 gc 的時(shí)候不會(huì)被回收。
• 軟引用：有用但不是必須的對(duì)象，在發(fā)生內(nèi)存溢出之前會(huì)被回收。
• 弱引用：有用但不是必須的對(duì)象，在下一次GC時(shí)會(huì)被回收。
• 虛引用（幽靈引用/幻影引用）：無法通過虛引用獲得對(duì)象，用 PhantomReference 實(shí)現(xiàn)虛引用，虛引用的用途是在 gc 時(shí)返回一個(gè)通知。

怎么判斷對(duì)象是否可以被回收？

垃圾收集器在做垃圾回收的時(shí)候，首先需要判定的就是哪些內(nèi)存是需要被回收的，哪些對(duì)象是「存活」的，是不可以被回收的；哪些對(duì)象已經(jīng)「死掉」了，需要被回收。

一般有兩種方法來判斷：

引用計(jì)數(shù)器法：為每個(gè)對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)引用計(jì)數(shù)，有對(duì)象引用時(shí)計(jì)數(shù)器 +1，引用被釋放時(shí)計(jì)數(shù) -1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)就可以被回收。它有一個(gè)缺點(diǎn)不能解決循環(huán)引用的問題；

可達(dá)性分析算法：從 GC Roots 開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到 GC Roots 沒有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是可以被回收的。

在Java中，對(duì)象什么時(shí)候可以被垃圾回收

當(dāng)對(duì)象對(duì)當(dāng)前使用這個(gè)對(duì)象的應(yīng)用程序變得不可觸及的時(shí)候，這個(gè)對(duì)象就可以被回收了。
垃圾回收不會(huì)發(fā)生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會(huì)觸發(fā)完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔細(xì)查看垃圾收集器的輸出信息，就會(huì)發(fā)現(xiàn)永久代也是被回收的。這就是為什么正確的永久代大小對(duì)避免Full GC是非常重要的原因。

JVM中的永久代中會(huì)發(fā)生垃圾回收嗎

垃圾回收不會(huì)發(fā)生在永久代，如果永久代滿了或者是超過了臨界值，會(huì)觸發(fā)完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔細(xì)查看垃圾收集器的輸出信息，就會(huì)發(fā)現(xiàn)永久代也是被回收的。這就是為什么正確的永久代大小對(duì)避免Full GC是非常重要的原因。請(qǐng)參考下Java8：從永久代到元數(shù)據(jù)區(qū)
(譯者注：Java8中已經(jīng)移除了永久代，新加了一個(gè)叫做元數(shù)據(jù)區(qū)的native內(nèi)存區(qū))

說一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？

• 標(biāo)記-清除算法：標(biāo)記無用對(duì)象，然后進(jìn)行清除回收。缺點(diǎn)：效率不高，無法清除垃圾碎片。
• 復(fù)制算法：按照容量劃分二個(gè)大小相等的內(nèi)存區(qū)域，當(dāng)一塊用完的時(shí)候?qū)⒒钪膶?duì)象復(fù)制到另一塊上，然后再把已使用的內(nèi)存空間一次清理掉。缺點(diǎn)：內(nèi)存使用率不高，只有原來的一半。
• 標(biāo)記-整理算法：標(biāo)記無用對(duì)象，讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清除掉端邊界以外的內(nèi)存。
• 分代算法：根據(jù)對(duì)象存活周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊，一般是新生代和老年代，新生代基本采用復(fù)制算法，老年代采用標(biāo)記整理算法。

標(biāo)記-清除算法

標(biāo)記無用對(duì)象，然后進(jìn)行清除回收。

標(biāo)記-清除算法（Mark-Sweep）是一種常見的基礎(chǔ)垃圾收集算法，它將垃圾收集分為兩個(gè)階段：

• 標(biāo)記階段：標(biāo)記出可以回收的對(duì)象。
• 清除階段：回收被標(biāo)記的對(duì)象所占用的空間。

標(biāo)記-清除算法之所以是基礎(chǔ)的，是因?yàn)楹竺嬷v到的垃圾收集算法都是在此算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的。

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡單，不需要對(duì)象進(jìn)行移動(dòng)。

缺點(diǎn)：標(biāo)記、清除過程效率低，產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片，提高了垃圾回收的頻率。

標(biāo)記-清除算法的執(zhí)行的過程如下圖所示

復(fù)制算法

為了解決標(biāo)記-清除算法的效率不高的問題，產(chǎn)生了復(fù)制算法。它把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。垃圾收集時(shí)，遍歷當(dāng)前使用的區(qū)域，把存活對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中，最后將當(dāng)前使用的區(qū)域的可回收的對(duì)象進(jìn)行回收。

優(yōu)點(diǎn)：按順序分配內(nèi)存即可，實(shí)現(xiàn)簡單、運(yùn)行高效，不用考慮內(nèi)存碎片。

缺點(diǎn)：可用的內(nèi)存大小縮小為原來的一半，對(duì)象存活率高時(shí)會(huì)頻繁進(jìn)行復(fù)制。

復(fù)制算法的執(zhí)行過程如下圖所示

標(biāo)記-整理算法

在新生代中可以使用復(fù)制算法，但是在老年代就不能選擇復(fù)制算法了，因?yàn)槔夏甏膶?duì)象存活率會(huì)較高，這樣會(huì)有較多的復(fù)制操作，導(dǎo)致效率變低。標(biāo)記-清除算法可以應(yīng)用在老年代中，但是它效率不高，在內(nèi)存回收后容易產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片。因此就出現(xiàn)了一種標(biāo)記-整理算法（Mark-Compact）算法，與標(biāo)記-整理算法不同的是，在標(biāo)記可回收的對(duì)象后將所有存活的對(duì)象壓縮到內(nèi)存的一端，使他們緊湊的排列在一起，然后對(duì)端邊界以外的內(nèi)存進(jìn)行回收?；厥蘸?，已用和未用的內(nèi)存都各自一邊。

優(yōu)點(diǎn)：解決了標(biāo)記-清理算法存在的內(nèi)存碎片問題。

缺點(diǎn)：仍需要進(jìn)行局部對(duì)象移動(dòng)，一定程度上降低了效率。

標(biāo)記-整理算法的執(zhí)行過程如下圖所示

分代收集算法

當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)都采用分代收集的垃圾收集算法。分代收集算法，顧名思義是根據(jù)對(duì)象的存活周期將內(nèi)存劃分為幾塊。一般包括年輕代、老年代 和 永久代，如圖所示：

說一下 JVM 有哪些垃圾回收器？

如果說垃圾收集算法是內(nèi)存回收的方法論，那么垃圾收集器就是內(nèi)存回收的具體實(shí)現(xiàn)。下圖展示了7種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，還有用于回收整個(gè)Java堆的G1收集器。不同收集器之間的連線表示它們可以搭配使用。

• Serial收集器（復(fù)制算法): 新生代單線程收集器，標(biāo)記和清理都是單線程，優(yōu)點(diǎn)是簡單高效；
• ParNew收集器 (復(fù)制算法): 新生代收并行集器，實(shí)際上是Serial收集器的多線程版本，在多核CPU環(huán)境下有著比Serial更好的表現(xiàn)；
• Parallel Scavenge收集器 (復(fù)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 = 用戶線程時(shí)間/(用戶線程時(shí)間+GC線程時(shí)間)，高吞吐量可以高效率的利用CPU時(shí)間，盡快完成程序的運(yùn)算任務(wù)，適合后臺(tái)應(yīng)用等對(duì)交互相應(yīng)要求不高的場景；
• Serial Old收集器 (標(biāo)記-整理算法): 老年代單線程收集器，Serial收集器的老年代版本；
• Parallel Old收集器 (標(biāo)記-整理算法)： 老年代并行收集器，吞吐量優(yōu)先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；
• CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（標(biāo)記-清除算法）： 老年代并行收集器，以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器，具有高并發(fā)、低停頓的特點(diǎn)，追求最短GC回收停頓時(shí)間。
• G1(Garbage First)收集器 (標(biāo)記-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一個(gè)新收集器，G1收集器基于“標(biāo)記-整理”算法實(shí)現(xiàn)，也就是說不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一個(gè)重要特點(diǎn)是：G1回收的范圍是整個(gè)Java堆(包括新生代，老年代)，而前六種收集器回收的范圍僅限于新生代或老年代。
   

詳細(xì)介紹一下 CMS 垃圾回收器？

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的簡稱，是以犧牲吞吐量為代價(jià)來獲得最短回收停頓時(shí)間的垃圾回收器。對(duì)于要求服務(wù)器響應(yīng)速度的應(yīng)用上，這種垃圾回收器非常適合。在啟動(dòng) JVM 的參數(shù)加上“-XX:+UseConcMarkSweepGC”來指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是標(biāo)記-清除的算法實(shí)現(xiàn)的，所以在 gc 的時(shí)候回產(chǎn)生大量的內(nèi)存碎片，當(dāng)剩余內(nèi)存不能滿足程序運(yùn)行要求時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn) Concurrent Mode Failure，臨時(shí) CMS 會(huì)采用 Serial Old 回收器進(jìn)行垃圾清除，此時(shí)的性能將會(huì)被降低。

新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些？有什么區(qū)別？

• 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復(fù)制算法，復(fù)制算法的優(yōu)點(diǎn)是效率高，缺點(diǎn)是內(nèi)存利用率低；老年代回收器一般采用的是標(biāo)記-整理的算法進(jìn)行垃圾回收。

簡述分代垃圾回收器是怎么工作的？

分代回收器有兩個(gè)分區(qū)：老生代和新生代，新生代默認(rèn)的空間占比總空間的 1/3，老生代的默認(rèn)占比是 2/3。

新生代使用的是復(fù)制算法，新生代里有 3 個(gè)分區(qū)：Eden、To Survivor、From Survivor，它們的默認(rèn)占比是 8:1:1，它的執(zhí)行流程如下：

• 把 Eden + From Survivor 存活的對(duì)象放入 To Survivor 區(qū)；
• 清空 Eden 和 From Survivor 分區(qū)；
• From Survivor 和 To Survivor 分區(qū)交換，F(xiàn)rom Survivor 變 To Survivor，To Survivor 變 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移動(dòng)時(shí)都存活的對(duì)象，年齡就 +1，當(dāng)年齡到達(dá) 15（默認(rèn)配置是 15）時(shí)，升級(jí)為老生代。大對(duì)象也會(huì)直接進(jìn)入老生代。

老生代當(dāng)空間占用到達(dá)某個(gè)值之后就會(huì)觸發(fā)全局垃圾收回，一般使用標(biāo)記整理的執(zhí)行算法。以上這些循環(huán)往復(fù)就構(gòu)成了整個(gè)分代垃圾回收的整體執(zhí)行流程。

內(nèi)存分配策略

簡述java內(nèi)存分配與回收策率以及Minor GC和Major GC

所謂自動(dòng)內(nèi)存管理，最終要解決的也就是內(nèi)存分配和內(nèi)存回收兩個(gè)問題。前面我們介紹了內(nèi)存回收，這里我們?cè)賮砹牧膬?nèi)存分配。

對(duì)象的內(nèi)存分配通常是在 Java 堆上分配（隨著虛擬機(jī)優(yōu)化技術(shù)的誕生，某些場景下也會(huì)在棧上分配，后面會(huì)詳細(xì)介紹），對(duì)象主要分配在新生代的 Eden 區(qū)，如果啟動(dòng)了本地線程緩沖，將按照線程優(yōu)先在 TLAB 上分配。少數(shù)情況下也會(huì)直接在老年代上分配。總的來說分配規(guī)則不是百分百固定的，其細(xì)節(jié)取決于哪一種垃圾收集器組合以及虛擬機(jī)相關(guān)參數(shù)有關(guān)，但是虛擬機(jī)對(duì)于內(nèi)存的分配還是會(huì)遵循以下幾種「普世」規(guī)則：

對(duì)象優(yōu)先在 Eden 區(qū)分配

多數(shù)情況，對(duì)象都在新生代 Eden 區(qū)分配。當(dāng) Eden 區(qū)分配沒有足夠的空間進(jìn)行分配時(shí)，虛擬機(jī)將會(huì)發(fā)起一次 Minor GC。如果本次 GC 后還是沒有足夠的空間，則將啟用分配擔(dān)保機(jī)制在老年代中分配內(nèi)存。

這里我們提到 Minor GC，如果你仔細(xì)觀察過 GC 日常，通常我們還能從日志中發(fā)現(xiàn) Major GC/Full GC。

• Minor GC 是指發(fā)生在新生代的 GC，因?yàn)?Java 對(duì)象大多都是朝生夕死，所有 Minor GC 非常頻繁，一般回收速度也非常快；
• Major GC/Full GC 是指發(fā)生在老年代的 GC，出現(xiàn)了 Major GC 通常會(huì)伴隨至少一次 Minor GC。Major GC 的速度通常會(huì)比 Minor GC 慢 10 倍以上。

大對(duì)象直接進(jìn)入老年代

所謂大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象，頻繁出現(xiàn)大對(duì)象是致命的，會(huì)導(dǎo)致在內(nèi)存還有不少空間的情況下提前觸發(fā) GC 以獲取足夠的連續(xù)空間來安置新對(duì)象。

前面我們介紹過新生代使用的是標(biāo)記-清除算法來處理垃圾回收的，如果大對(duì)象直接在新生代分配就會(huì)導(dǎo)致 Eden 區(qū)和兩個(gè) Survivor 區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存復(fù)制。因此對(duì)于大對(duì)象都會(huì)直接在老年代進(jìn)行分配。

長期存活對(duì)象將進(jìn)入老年代

虛擬機(jī)采用分代收集的思想來管理內(nèi)存，那么內(nèi)存回收時(shí)就必須判斷哪些對(duì)象應(yīng)該放在新生代，哪些對(duì)象應(yīng)該放在老年代。因此虛擬機(jī)給每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)對(duì)象年齡的計(jì)數(shù)器，如果對(duì)象在 Eden 區(qū)出生，并且能夠被 Survivor 容納，將被移動(dòng)到 Survivor 空間中，這時(shí)設(shè)置對(duì)象年齡為 1。對(duì)象在 Survivor 區(qū)中每「熬過」一次 Minor GC 年齡就加 1，當(dāng)年齡達(dá)到一定程度（默認(rèn) 15） 就會(huì)被晉升到老年代。

虛擬機(jī)類加載機(jī)制

簡述java類加載機(jī)制?

虛擬機(jī)把描述類的數(shù)據(jù)從Class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，解析和初始化，最終形成可以被虛擬機(jī)直接使用的java類型。

描述一下JVM加載Class文件的原理機(jī)制

Java中的所有類，都需要由類加載器裝載到JVM中才能運(yùn)行。類加載器本身也是一個(gè)類，而它的工作就是把class文件從硬盤讀取到內(nèi)存中。在寫程序的時(shí)候，我們幾乎不需要關(guān)心類的加載，因?yàn)檫@些都是隱式裝載的，除非我們有特殊的用法，像是反射，就需要顯式的加載所需要的類。

類裝載方式，有兩種 ：

1.隱式裝載， 程序在運(yùn)行過程中當(dāng)碰到通過new 等方式生成對(duì)象時(shí)，隱式調(diào)用類裝載器加載對(duì)應(yīng)的類到j(luò)vm中，

2.顯式裝載， 通過class.forname()等方法，顯式加載需要的類

Java類的加載是動(dòng)態(tài)的，它并不會(huì)一次性將所有類全部加載后再運(yùn)行，而是保證程序運(yùn)行的基礎(chǔ)類(像是基類)完全加載到j(luò)vm中，至于其他類，則在需要的時(shí)候才加載。這當(dāng)然就是為了節(jié)省內(nèi)存開銷。

什么是類加載器，類加載器有哪些?

實(shí)現(xiàn)通過類的權(quán)限定名獲取該類的二進(jìn)制字節(jié)流的代碼塊叫做類加載器。

主要有一下四種類加載器:

• 啟動(dòng)類加載器(Bootstrap ClassLoader)用來加載java核心類庫，無法被java程序直接引用。
• 擴(kuò)展類加載器(extensions class loader):它用來加載 Java 的擴(kuò)展庫。Java 虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)會(huì)提供一個(gè)擴(kuò)展庫目錄。該類加載器在此目錄里面查找并加載 Java 類。
• 系統(tǒng)類加載器（system class loader）：它根據(jù) Java 應(yīng)用的類路徑（CLASSPATH）來加載 Java 類。一般來說，Java 應(yīng)用的類都是由它來完成加載的?？梢酝ㄟ^ ClassLoader.getSystemClassLoader()來獲取它。
• 用戶自定義類加載器，通過繼承 java.lang.ClassLoader類的方式實(shí)現(xiàn)。

說一下類裝載的執(zhí)行過程？

類裝載分為以下 5 個(gè)步驟：

• 加載：根據(jù)查找路徑找到相應(yīng)的 class 文件然后導(dǎo)入；
• 驗(yàn)證：檢查加載的 class 文件的正確性；
• 準(zhǔn)備：給類中的靜態(tài)變量分配內(nèi)存空間；
• 解析：虛擬機(jī)將常量池中的符號(hào)引用替換成直接引用的過程。符號(hào)引用就理解為一個(gè)標(biāo)示，而在直接引用直接指向內(nèi)存中的地址；
• 初始化：對(duì)靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化工作。

什么是雙親委派模型？

在介紹雙親委派模型之前先說下類加載器。對(duì)于任意一個(gè)類，都需要由加載它的類加載器和這個(gè)類本身一同確立在 JVM 中的唯一性，每一個(gè)類加載器，都有一個(gè)獨(dú)立的類名稱空間。類加載器就是根據(jù)指定全限定名稱將 class 文件加載到 JVM 內(nèi)存，然后再轉(zhuǎn)化為 class 對(duì)象。

類加載器分類：

• 啟動(dòng)類加載器（Bootstrap ClassLoader），是虛擬機(jī)自身的一部分，用來加載Java_HOME/lib/目錄中的，或者被 -Xbootclasspath 參數(shù)所指定的路徑中并且被虛擬機(jī)識(shí)別的類庫；
• 其他類加載器：
• 擴(kuò)展類加載器（Extension ClassLoader）：負(fù)責(zé)加載\lib\ext目錄或Java. ext. dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類庫；
• 應(yīng)用程序類加載器（Application ClassLoader）。負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（classpath）上的指定類庫，我們可以直接使用這個(gè)類加載器。一般情況，如果我們沒有自定義類加載器默認(rèn)就是用這個(gè)加載器。

雙親委派模型：如果一個(gè)類加載器收到了類加載的請(qǐng)求，它首先不會(huì)自己去加載這個(gè)類，而是把這個(gè)請(qǐng)求委派給父類加載器去完成，每一層的類加載器都是如此，這樣所有的加載請(qǐng)求都會(huì)被傳送到頂層的啟動(dòng)類加載器中，只有當(dāng)父加載無法完成加載請(qǐng)求（它的搜索范圍中沒找到所需的類）時(shí)，子加載器才會(huì)嘗試去加載類。

當(dāng)一個(gè)類收到了類加載請(qǐng)求時(shí)，不會(huì)自己先去加載這個(gè)類，而是將其委派給父類，由父類去加載，如果此時(shí)父類不能加載，反饋給子類，由子類去完成類的加載。

JVM調(diào)優(yōu)

說一下 JVM 調(diào)優(yōu)的工具？

JDK 自帶了很多監(jiān)控工具，都位于 JDK 的 bin 目錄下，其中最常用的是 jconsole 和 jvisualvm 這兩款視圖監(jiān)控工具。

• jconsole：用于對(duì) JVM 中的內(nèi)存、線程和類等進(jìn)行監(jiān)控；
• jvisualvm：JDK 自帶的全能分析工具，可以分析：內(nèi)存快照、線程快照、程序死鎖、監(jiān)控內(nèi)存的變化、gc 變化等。

常用的 JVM 調(diào)優(yōu)的參數(shù)都有哪些？

• -Xms2g：初始化推大小為 2g；
• -Xmx2g：堆最大內(nèi)存為 2g；
• -XX:NewRatio=4：設(shè)置年輕的和老年代的內(nèi)存比例為 1:4；
• -XX:SurvivorRatio=8：設(shè)置新生代 Eden 和 Survivor 比例為 8:2；
• –XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器組合；
• -XX:+PrintGC：開啟打印 gc 信息；
• -XX:+PrintGCDetails：打印 gc 詳細(xì)信息。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。