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30道有趣的JVM面试题(小结)

全栈小刘

前段时间在忙大数据,也对市场技术有了一个新的理解,学到老,学到老嘛。今天来和大家分享一下JVM常见的面试题,今天来和大家分享一下。大多都是大厂的实战面试题,来和小刘看一下吧!

1、JVN内存结构

方法区和对是所有线程共享的内存区域;而java栈、本地方法栈和程序员计数器是运行是线程私有的内存区域。

2、对象分配规则

 3、解释内存中的栈(stack)、堆(heap)和静态区(static area)的用法

通常我们定义一个基本数据类型的变量,一个对象的引用,还有就是函数调用的现场保存都使用内存中的栈空间;而通过new关键字和构造器创建的对象放在堆空间;程序中的字面量(literal)如直接书写的100、"hello"和常量都是放在静态区中。栈空间操作起来最快但是栈很小,通常大量的对象都是放在堆空间,理论上整个内存没有被其他进程使用的空间甚至硬盘上的虚拟内存都可以被当成堆空间来使用。

String str = new String("hello");

上面的语句中变量str放在栈上,用new创建出来的字符串对象放在堆上,而"hello"这个字面量放在静态区。

4、Perm Space中保存什么数据?会引起OutOfMemory吗?

Perm Space中保存的是加载class文件。

会引起OutOfMemory,出现异常可以设置 -XX:PermSize 的大小。JDK 1.8后,字符串常量不存放在永久带,而是在堆内存中,JDK8以后没有永久代概念,而是用元空间替代,元空间不存在虚拟机中,二是使用本地内存。

5、什么是类的加载

类的加载指的是将类的.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。类的加载的最终产品是位于堆区中的Class对象,Class对象封装了类在方法区内的数据结构,并且向Java程序员提供了访问方法区内的数据结构的接口。

类加载器

双亲委派机制:类加载器收到类加载请求,自己不加载,向上委托给父类加载,父类加载不了,再自己加载。优势就是避免Java核心API篡改。

6、如何⾃定义⼀个类加载器?你使⽤过哪些或者你在什么场景下需要⼀个⾃ 定义的类加载器吗?

自定义类加载的意义:

7、描述一下JVM加载class文件的原理机制?

JVM中类的装载是由类加载器(ClassLoader)和它的子类来实现的,Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件,它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

由于Java的跨平台性,经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序,而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时,JVM会确保这个类已经被加载、连接(验证、准备和解析)和初始化。

类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中,通常是创建一个字节数组读入.class文件,然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后,Class对象还不完整,所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段,这一阶段包括验证、准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值)和解析(将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后JVM对类进行初始化,包括:1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化,那么就先初始化父类;2)如果类中存在初始化语句,就依次执行这些初始化语句。类的加载是由类加载器完成的,类加载器包括:根加载器(BootStrap)、扩展加载器(Extension)、系统加载器(System)和用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)。从Java 2(JDK 1.2)开始,类加载过程采取了父亲委托机制(PDM)。PDM更好的保证了Java平台的安全性,在该机制中,JVM自带的Bootstrap是根加载器,其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载,父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。

下面是关于几个类加载器的说明:

 8、Java对象创建过程

 9、类的生命周期

类的生命周期包括这几个部分,加载、连接、初始化、使用和卸载,其中前三部是类的加载的过程,如下图:

 10、Java 中会存在内存泄漏吗,请简单描述。

理论上Java因为有垃圾回收机制(GC)不会存在内存泄露问题(这也是Java被广泛使用于服务器端编程的一个重要原因);然而在实际开发中,可能会存在无用但可达的对象,这些对象不能被GC回收,因此也会导致内存泄露的发生。例如hibernate的Session(一级缓存)中的对象属于持久态,垃圾回收器是不会回收这些对象的,然而这些对象中可能存在无用的垃圾对象,如果不及时关闭(close)或清空(flush)一级缓存就可能导致内存泄露。下面例子中的代码也会导致内存泄露。

import java.util.Arrays;
import java.util.EmptyStackException;
public class MyStack {
    private T[] elements;
    private int size = 0;
    private static final int INIT_CAPACITY = 16;
    public MyStack() {
        elements = (T[]) new Object[INIT_CAPACITY];
    }
    public void push(T elem) {
        ensureCapacity();
        elements[size++] = elem;
    }
    public T pop() {
        if(size == 0)
            throw new EmptyStackException();
        return elements[--size];
    }
    private void ensureCapacity() {
        if(elements.length == size) {
            elements = Arrays.copyOf(elements, 2 * size + 1);
        }
    }
}

上面的代码实现了一个栈(先进后出(FILO))结构,乍看之下似乎没有什么明显的问题,它甚至可以通过你编写的各种单元测试。 然而其中的pop方法却存在内存泄露的问题,当我们用pop方法弹出栈中的对象时,该对象不会被当作垃圾回收,即使使用栈的程序不再引用这些对象,因为栈内部维护着对这些对象的过期引用(obsolete reference)。在支持垃圾回收的语言中,内存泄露是很隐蔽的,这种内存泄露其实就是无意识的对象保持。 如果一个对象引用被无意识的保留起来了,那么垃圾回收器不会处理这个对象,也不会处理该对象引用的其他对象,即使这样的对象只有少数几个,也可能会导致很多的对象被排除在垃圾回收之外,从而对性能造成重大影响,极端情况下会引发Disk Paging(物理内存与硬盘的虚拟内存交换数据),甚至造成OutOfMemoryError。

11、GC是什么?为什么要有GC?

GC是垃圾收集的意思,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。 Java程序员不用担心内存管理,因为垃圾收集器会自动进行管理。要请求垃圾收集,可以调用下面的方法之一:System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ,但JVM可以屏蔽掉显示的垃圾回收调用。 垃圾回收可以有效的防止内存泄露,有效的使用可以使用的内存。垃圾回收器通常是作为一个单独的低优先级的线程运行,不可预知的情况下对内存堆中已经死亡的或者长时间没有使用的对象进行清除和回收,程序员不能实时的调用垃圾回收器对某个对象或所有对象进行垃圾回收。 在Java诞生初期,垃圾回收是Java最大的亮点之一,因为服务器端的编程需要有效的防止内存泄露问题,然而时过境迁,如今Java的垃圾回收机制已经成为被诟病的东西。移动智能终端用户通常觉得iOS的系统比Android系统有更好的用户体验,其中一个深层次的原因就在于Android系统中垃圾回收的不可预知性。

补充:垃圾回收机制有很多种,包括:分代复制垃圾回收、标记垃圾回收、增量垃圾回收等方式。标准的Java进程既有栈又有堆。栈保存了原始型局部变量,堆保存了要创建的对象。Java平台对堆内存回收和再利用的基本算法被称为标记和清除,但是Java对其进行了改进,采用"分代式垃圾收集"。这种方法会跟Java对象的生命周期将堆内存划分为不同的区域,在垃圾收集过程中,可能会将对象移动到不同区域:

与垃圾回收相关的JVM参数:

 12、做GC时,⼀个对象在内存各个Space中被移动的顺序是什么?

标记清除法,复制算法,标记整理、分代算法。

新生代一般采用复制算法 GC,老年代使用标记整理算法。

垃圾收集器:串行新生代收集器、串行老生代收集器、并行新生代收集器、并行老年代收集器。

CMS(Current Mark Sweep)收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,它是一种并发收集器,采用的是Mark-Sweep算法。

13、你知道哪些垃圾回收算法?

GC最基础的算法有三种: 标记 -清除算法、复制算法、标记-压缩算法,我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法。

 14、垃圾回收器

15、如何判断一个对象是否应该被回收

判断对象是否存活一般有两种方式:

 16、JVM的永久代中会发生垃圾回收么?

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。请参考下Java8:从永久代到元数据区 (注:Java8中已经移除了永久代,新加了一个叫做元数据区的native内存区)

17、引用的分类

 18、调优命令

Sun JDK监控和故障处理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo

 19、调优工具

常用调优工具分为两类,jdk自带监控工具:jconsole和jvisualvm,第三方有:MAT(Memory Analyzer Tool)、GChisto。

20、jstack 是⼲什么的? jstat 呢?如果线上程序周期性地出现卡顿,你怀疑可 能是 GC 导致的,你会怎么来排查这个问题?线程⽇志⼀般你会看其中的什么 部分?

jstack 用来查询 Java 进程的堆栈信息。

jvisualvm 监控内存泄露,跟踪垃圾回收、执行时内存、cpu分析、线程分析。

21、Minor GC与Full GC分别在什么时候发生?

新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC,JVM内存不够的时候发生FGC

22、你有没有遇到过OutOfMemory问题?你是怎么来处理这个问题的?处理 过程中有哪些收获?

permgen space、heap space 错误。

常见的原因

23、JDK 1.8之后Perm Space有哪些变动? MetaSpace⼤⼩默认是⽆限的么? 还是你们会通过什么⽅式来指定⼤⼩?

JDK 1.8后用元空间替代了 Perm Space;字符串常量存放到堆内存中。

MetaSpace大小默认没有限制,一般根据系统内存的大小。JVM会动态改变此值。

-XX:MetaspaceSize:分配给类元数据空间(以字节计)的初始大小(Oracle逻辑存储上的初始高水位,the initial high-water-mark)。此值为估计值,MetaspaceSize的值设置的过大会延长垃圾回收时间。垃圾回收过后,引起下一次垃圾回收的类元数据空间的大小可能会变大。

-XX:MaxMetaspaceSize:分配给类元数据空间的最大值,超过此值就会触发Full GC,此值默认没有限制,但应取决于系统内存的大小。JVM会动态地改变此值。

24、StackOverflow异常有没有遇到过?⼀般你猜测会在什么情况下被触发?如何指定⼀个线程的堆栈⼤⼩?⼀般你们写多少?

栈内存溢出,一般由栈内存的局部变量过爆了,导致内存溢出。出现在递归方法,参数个数过多,递归过深,递归没有出口。

25. Java四引用

强引用(StrongReference)强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用,那垃圾回收器绝不会回收它。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的问题

软引用(SoftReference)
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,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器回收,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

弱引用(WeakReference)
弱引用与软引用的区别在于:只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中,一旦发现了只具有弱引用的对象,不管当前内存空间足够与否,都会回收它的内存。
弱引用可以和一个引用队列(ReferenceQueue)联合使用,如果弱引用所引用的对象被垃圾回收,Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中

虚引用(PhantomReference)
虚引用在任何时候都可能被垃圾回收器回收,主要用来 跟踪对象被垃圾回收器回收的活动,被回收时会收到一个系统通知 。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。

26. GC 标记对象的死活

引用计数法:给对象添加一个引用计数器,没当被引用的时候,计数器的值就加一。引用失效的时候减一,当计数器的值为 0 的时候就表示改对象可以被 GC 回收了,弊端:A->B,B->A,那么 AB 将永远不会被回收了。也就是引用有环的情况

根搜索算法(可达性算法) GC Roots Tracing:通过一个叫 GC Roots 的对象作为起点,从这些结点开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链,当一个对象没有与任何的引用链相连的时候则改对象就可以被。 GC 回收回收了Roots 包括:java 虚拟机栈中引用的对象,本地方法栈中引用的对象,方法区中常量引用的对象,方法区中静态属性引用的对象

在Java语言里,可作为GC Roots的对象包括以下几种:

27. 引起类加载操作的五个行为

28. Java对象创建时机

到此这篇关于30道有趣的JVM面试题(小结)的文章就介绍到这了,更多相关JVM面试题内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持脚本之家!

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