面试~jvm(JVM内存结构、类加载、双亲委派机制、对象分配,了解垃圾回收)

简介: 面试~jvm(JVM内存结构、类加载、双亲委派机制、对象分配,了解垃圾回收)

一、JVM内存结构

▷ 谈及内存结构各个部分的数据交互过程:还可以再谈及生命周期、数据共享;是否GC、是否OOM

答:jvm 内存结构包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区;它是字节码运行时的数据区,针对字节码,就会有一个具体的分配。

  • 对于类信息本身,需要把它存储在方法区
  • 针对字节码对应的类要执行的时候,相应的还需要new 对象,就需要在堆空间 new 对象;
  • 对应的执行过程中,都是一些方法的调用,需要在虚拟机栈分配栈帧,代表一个一个的方法的调用。
  • 在整个过程中需要用到程序计数器,来记录虚拟机栈的对应的每个线程执行到哪一行了。

■ 对应jvm内存结构各部分的生命周期,堆、方法区是和 jvm生命周期一致的;而 pc寄存器、栈、本地方法栈是和线程生命周期一致的。所以,这个堆、方法区,数据可以共享;而pc寄存器、栈、本地方法栈是线程私有的,不共享;

■ 其中堆、方法区 会GC、OOM;而pc寄存器不GC,不OOM;栈、本地方法栈不会GC,会OOM;

简图:



二、类加载

1、类的加载过程

答:类加载包括三个阶段:加载、链接、初始化,其中链接还包括了验证、准备、解析。

加载阶段:首先通过类全限定名获取到类的二进制字节流,然后将字节流对应的静态存储结构转化成方法区运行时的数据结构;接着在内存生成一个Class对象

链接阶段:验证,保证了虚拟机的安全;准备,为类变量分配内存并设置默认初始值;解析,将常量池的符号引用转化成直接引用。

初始化阶段:目的是执行类变量、静态代码块。


2、类加载器

答:官方是将类加载器分为两种:引导类加载器、自定义类加载器;详细划分的话,包括:引导类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器、用户自定义类加载器。

除了引导类加载器,其他类加载器都直接或或间接继承 ClassLoader;这个引导类加载器是用C或C++语言写的,用来加载Java的核心库(java、javax、sun包)

继承关系是启动类是根父类,扩展类继承它,然后应用程序类继承扩展类加载器,用户自定义的类加载器继承应用程序类加载器。



三、双亲委派机制

1、双亲委派机制

答:jvm 对 class 文件是按需加载,需要使用到该类才会把该类的class文件加载到内存生成Class对象。加载类的class文件就是使用双亲委派模式,即把请求交给父类处理。它是一种任务委派模式。


2、工作原理-向上委派

  • 如果一个类加载器收到类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行
  • 如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器
  • 如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式。


3、双亲委派的优势

  • 避免类的重复加载
  • 保护程序安全,防止核心API被随意篡改; 这种保护作用也是"沙箱安全机制"
  • 比如自定义类:java.lang.String 和 java 核心的 String 重复且冲突了



四、对象分配

1、对象分配过程以及YGC、FGC

  • 针对幸存者s0,s1区的总结:复制之后有交换,谁空谁是to
  • 关于垃圾回收:频繁在新生区收集,很少在老年代收集,几乎不再永久代和元空间进行收集
  • 新生代采用复制算法的目的:减少内存碎片



五、了解垃圾回收

1、垃圾回收概述

(1) 什么是垃圾?

  • 垃圾:运行程序中没有任何指针指向的对象。

(2) 为什么需要GC?

  • 不GC,导致内存可能会消耗完;没有GC,不能保证应用程序的正常执行。通过gc,jvm会将整理出来的内存分配给新的对象。


2、垃圾回收相关算法

  • 标记阶段:引用计数算法、可达性分析算法 ▷识别、标记对象是死亡对象(垃圾)
  • 清除阶段:标记-清除算法、复制算法、标记-压缩算法


(1) 标记阶段的算法

■ 引用计数算法

  • 问题:循环引用,导致内存泄露


可达性分析算法

  • 思路:以根对象集合(GC Roots) 为起始点,搜索连接的目标对象是否可达,不可达,标记为垃圾对象。
    这个搜索过程走过的路径称为引用链

GC Roots可以是哪些? ▷各种引用对象(栈引用对象、本地方法栈引用对象、方法区静态属性引用对象、字符串常量池引用对象)


(2) 清除阶段的算法:

■ 标记-清除算法:

  • 标记:沿着GC roots 集合中的根节点遍历可达,可达标记为可达对象。一般是在对象的 Header 中标记为可达对象。【注意:标记的是可达对象,不是垃圾对象
  • 清除:对堆内存进行遍历,发现Header中没有标记为可达对象的,进行回收。

优缺点:

  • 优点:基础、常见
  • 缺点:效率不高;产生内存碎片;GC时,需要停止整个应用程序(STW),用户体验差。


■ 复制算法:

  • 使用前提:复制算法的高效性是建立在存活对象少、垃圾对象多的前提下的。
  • 比如新生代的对象都是"朝生夕死",幸存区就是使用的是复制算法。

优缺点:

  • 优点:没有标记和清除过程,实现简单,运行高效; 复制过去以后保证空间的连续性,不会出现“碎片”问题
  • 缺点:需要两倍的内存空间。


■ 标记-压缩(整理)算法:

优缺点:

  • 优点:消除了标记-清除算法当中,内存区域分散的缺点,消除了复制算法当中,内存减半的高额代价。
  • 缺点:从效率上来说,标记-整理算法要低于复制算法。 移动对象的同时,如果对象被其他对象引用,则还需要调整引用的地址


3、对比清除阶段三种算法效率、内存利用率:


4、堆常见面试题-说一下 MinorGC、MajorGC、FullGC 的区别?

  • Minor GC:新生代的GC
  • Major GC:老年代的GC
  • Full GC:整堆收集,收集整个Java堆和方法区的垃圾收集

Hotspot VM的GC分为两大种类型:一种是部分收集(Partial GC),一种是整堆收集(FullGC)

  • 部分收集:不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:
  • 新生代收集(MinorGC/YoungGC):只是新生代的垃圾收集
  • 老年代收集(MajorGC/o1dGC):只是老年代的圾收集。
  • 混合收集(MixedGC):收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
  • 整堆收集(FullGC):收集整个java堆和方法区的垃圾收集。



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