今日八股——JVM篇

今日八股——JVM篇 - 指南

news/2025/11/9 9:06:45/文章来源:https://www.cnblogs.com/gccbuaa/p/19203684

JVM 组成

JVM 是什么？

JVM 是 Java Virtual Machine Java 程序的运行环境(Java 二进制字节码的运行环境)

是独立于操作系统的，也就是每次软件都在虚拟机运行。不同于 c 语言的是， Java 语言具有特点：

一次编写，到处运行
自动内存管理，垃圾回收机制。

JVM 组成

什么是软件计数器？

线程私有的(无线程安全困难)，每个线程一份，内部保存字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。

Java 虚拟机对于多线程是通过线程轮流切换并且分配线程执行时间。在任何的时间点上，一个处理器只处理一个线程，当这个线程时间片用完了后【挂起】。会切换到下一个线程，下一个线程时间片完后，会回来继续执行被挂起的线程。而程序计数器起到了类似于书签的作用，他会记录当前线程下一条要执行的字节码指令的位置，然后接着继续往下执行。

程序计数器是 JVM 规范中唯一一个没有规定出现 OOM 的区域，所以这个空间也不会被 GC。

你能给我详细的介绍 Java 堆吗？

线程共享的区域：主要用来保存对象实例、数组等，当堆中没有空间可分配给实例，也无法再扩展时，则抛出OutOfMemoryError异常。

年轻代被划分为三部分，Eden 区和两个大小严格相同的 Survivor 区，根据 JVM 策略（对象先进入到 Eden 区，经过垃圾收集还存活，复制到 S0 或 S1），经过几次垃圾收集之后，依然存活于 Survivor 的对象将被放到老年代。

老年代主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象。

元空间保存的类信息、静态变量、常量、编译后的代码。

JDK1.7 和 1.8 的区别：

1.7 中有一个永久代，存储的是类信息、静态变量、常量、编译后的代码。
1.8 移除了永久代，把材料存储到了本地内存的元空间中，防止内存溢出。

虚拟机栈？就是什么

每个线程运行所要求的内存称为虚拟机栈，先进后出。
每个栈有多个栈帧(frame)组成，对应着每次技巧调用时所占用的内存。
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着目前正在执行的方法。

垃圾回收是否涉及栈内存？

指堆内存，当栈帧弹栈以后，内存就会释放。就是垃圾回收关键

栈内存分配越大越好吗？

未必，默认的栈内存一般为 1024K

栈帧过大会导致线程数变少。比如机器总内存为 512M，目前能活动的线程就为 512 个，如果把栈内存改为 2048K，那么能活动的栈帧就减半。

方式内的局部变量是否线程安全？

public static void main(String[] args) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(1);
sb.append(2);
new Thread(() -> {
m2(sb);
}).start();
}
public static void m1() { // 线程安全
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(1);
sb.append(2);
System.out.println(sb.toString());
}
public static void m2(StringBuilder sb) { // 线程不安全
sb.append(3);
sb.append(4);
System.out.println(sb.toString());
}
public static StringBuilder m3() { // 线程不安全
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(5);
sb.append(6);
return sb;
}

如果技巧内局部变量没有逃离方法的作用范围，他是线程安全的。
如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全

属于逃离手段的作用范围。就是在以上代码举例中，m2 方法传递了 sb 的引用，方法内的操作会直接修改 main 办法的 sb 内容，多线程环境下，会出现线程安全障碍。m3 同样，涉及到返回了 sb 内容，也

什么情况下会导致栈内存溢出？

栈帧过多导致栈内存溢出，典型问题：递归调用
栈帧过大导致栈内存溢出

堆栈的区别是什么？

栈内存一般会用来存储局部变量和方法调用，但堆内存是用来存储Java对象和数组的的。
堆会GC垃圾回收，而栈不会。
栈内存是线程私有的，而堆内存是线程共有的。
两者异常错误不同，但如果栈内存或者堆内存不足都会抛出异常。栈空间不足:java.lang.StackOverFlowError。堆空间不足:java.lang.OutOfMemoryError。

能不能解释一下途径区？

方法区(Method Area)是各个线程共亨的内存区域
主要存储类的信息、运行时常量池
虚拟机启动的时候创建，关闭虚拟机时释放
如果办法区域中的内存无法满足分配请求，则会抛出OutOfMemoryError: Metaspace

解释一下常量池

可以看作是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息。

运行时常量池

常量池是**.class*** 文档中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址****。**

你听过直接内存吗？

直接内存：

并不属于 JVM 中的内存结构，不由 JVM 进行管理。是虚拟机的平台内存。
是虚拟机的系统内存，常见于 NIO 操作时，用于数据缓冲区，它分配回收成本较高，但读写性能高。不受 JVM 内存回收管理。

常规 IO 的信息拷贝过程

因为 Java 是无法直接访问系统缓存区的，所以架构会先将磁盘文件资料读到系统缓存区，然后 Java 堆内存在读到 Java 缓冲区中，很显然这是两次数据复制的过程，效率是不高的。

NIO 材料拷贝流程

操作系统划出了一部分直接内存，使得 Java 可以直接读写访问，于是只必须一次磁盘文件数据复制就可以完成拷贝流程，从而提高了效率。

类加载器

什么是类加载器，类加载器有哪些?

类加载器

JVM只会运行二进制文件，类加载器的作用就是将**字节码文件加载到JVM**中，从而让Java程序能够启动起来。

什么是双亲委派模型？

加载某一个类，先委托上一级的加载器进行加载，若是上级加载器也有上级，则会继续向上委托，如果该类委托上级没有被加载，子加载器尝试加载该类。

JVM 为什么采用双亲委派机制？(高频)

(1)通过双亲委派机制能够避免某一个类被重复加载，当父类已经加载后则无需重复加载，保证唯一性。

(2)为了安全，保证类库API不会被修改

比如：

此时执行 main 函数，会出现异常，在类 java.lang.String 中找不到 main 方法。

双亲委派的机制, java.lang.String的在启动类加载器得到加载, 由于在核心jre库中有其相同名字的类材料, 但该类中并没有main方法。这样就能防止恶意篡改核心API库。就是由于

说一下类装载的执行过程

类从加载到虚拟机中开始，直到卸载为止，它的整个生命周期包括了：加载、验证、准备、解析、初始化、运用和卸载这7个阶段。其中，验证、准备和解析这三个部分统称为连接（linking）。

加载

通过类的全名, 获取类的二进制数据流。
解析类的二进制数据流为方法区内的数据结构 (Java 类模型)
创建 java.lang.Class 类的实例, 表示该类型。作为技巧区这个类的各种数据的访问入口

验证

否符合 JVM 规范，安全性检查。就是验证类

准备

为类变量分配内存并设置类变量初始值

解析

比如常量池中，查找机器指令的最终方式引用。

将类中的符号引用转换为直接引用。

初始化

对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作。

如果初始化一个类的时候, 其父类尚未初始化, 则优先初始化其父类。
如果同时包括多个静态变量和静态代码块, 则按照自上而下的顺序依次执行。

使用

JVM 开始从入口方法开始执行用户的程序代码

调用静态类成员信息（比如：静态字段、静态方法）
使用new关键字为其创建对象实例

ANS

加载：查找和导入class文档
验证：保证加载类的准确性
准备：为类变量分配内存并设置类变量初始值
解析：把类中的符号引用转换为直接引用
初始化：对类的静态变量,静态代码块执行初始化操作
使用：JVM 开始从入口方法开始执行用户的程序代码
卸载：当用户程序代码执行完毕后,JVM便开始销毁创建的Class对象。

垃圾回收

对象什么时候许可被垃圾回收？

回收堆中的内存。如果一个或多个对象没有任何的引用指向他了，那么这个对象就是垃圾，如果定位了垃圾，则有可能被垃圾回收器回收。

可达性分析算法。就是倘若要定位什么是垃圾，主要有两种办法，一种是引用计数法，一种

引用计数法

一个对象被引用了一次，就在这个对象头上递增一次引用次数，假如这个对象的引用次数为 0，代表这个对象可回收。

当对象间出现了循环引用的话，方法就会失效。

互相引用也会增加引用计数的。目前是 2，当 a、b 置为 null 时，ref–，不过 ref 仍不为零，会导致内存泄露。

可达性分析算法

现在的虚拟机都是利用可达性分析算法确定哪些内容是垃圾。

哪些对象行作为 GC Root

JVM 垃圾回收算法有哪些？(高频)

标记清除算法

标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。

根据可达性分析算法得出的垃圾进行标记
对这些标记为可回收的内容进行垃圾回收

标记整理算法

优缺点同标记清除算法, 消除了标记清除算法的碎片化的难题, 同时, 标记压缩算法多了一步, 对象移动内存位置的步骤, 其效率也有一定的影响。

复制算法

ANS

标记清除算法：垃圾回收分为2个阶段,分别是标记和清除,效率高,有磁盘碎片,内存不连续
标记整理算法：标记清除算法一样,将存活对象都向内存另一端移动,然后清理边界以外的垃圾,无碎片,对象需要移动,效率低
复制算法：将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块,正在采用的对象复制到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空,交换两个内存的角色，完成垃圾的回收;无碎片，内存使用率低