有代码的地方，就有江湖。

程序员，就是“一人，一键，二机”行走其间的孤独剑客。在江湖中狂荡，必然要练就绝世武功，则需要内外兼备：精妙的招式，加之深厚的内功。武功的基础是内功，一个内功低的人招式再奇妙，也打不过一个内功深厚之人。同样两者也是相辅相成，内功深厚，原来的一招一式威力也会倍增。

对于开发者来说，其道理也是一样。流行的框架越来越多，封装也越来越完善，各种框架可以搞定一切。

初级程序员只要熟悉基本的使用方法，几乎不用关注底层的实现，便可以快速地开发上线。

但对于想要进阶的你来说，更要注重内功，比如算法、设计模式、底层原理等等。只有把基础打扎实，才能知其然知其所以然，出现Bug能快速发现问题本质。

作者郑雨迪在Java虚拟机性能优化方面有着多年的研究，深知JVM是内功心法很重要的一块。上线出现性能问题，JVM调优更是不可回避的事情。但又因Java虚拟机封装得太好，让我们几乎感觉不到它的存在，可学习Java虚拟机对于高级程序员来说，其重要性是不言而喻的。

我司在面试高级开发的时候，JVM相关知识也必定是考核的标准之一。

下面这篇文章集锦了阿里、美团、Oracle等大厂的JVM考点，你看看是否会能答得上来？

1. 为什么Java被称作是“平台无关的编程语言”？

2. Java代码是怎么运行的？

3. Java虚拟机是如何加载Java类的？

4. 如何监控和诊断JVM堆内和堆外内存使用？

5. 如何理解JVM内置的编译或GC日志？

6. JVM的永久代中会发生垃圾回收么？

7. Java中的两种异常类型是什么？他们有什么区别？

8. JVM是如何实现同步的？

9. Java内在模型是什么？

10. 即时编译器有哪些优化？在什么情况下重复读写操作会被优化？

11. 什么样的垃圾才被回收？什么时候会导致垃圾回收？

12. 如何利用字节码注入为已有代码加料？

……

根据郑雨迪专栏《深入拆解Java虚拟机》的内容，我挑选了几个问题进行解答，希望能对大家面试起到帮助。顺便提一句，《深入拆解Java虚拟机》已有 2.6 w+订阅，今天也有特惠活动。

画外音：

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1、Java代码是怎么运行的？

这个问题可以分三块来回答：

• 为什么Java要在虚拟机里运行？

• Java虚拟机具体是怎样运行Java字节码的？

• Java虚拟机的运行效率究竟是怎么样的？

Java之所以要在虚拟机中运行，是因为它提供了可移植性。一旦Java代码被编译为Java字节码，便可以在不同平台上的Java虚拟机实现上运行。此外，虚拟机还提供了一个代码托管的环境，代替我们处理部分冗长而且容易出错的事务，例如内存管理。

Java虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC寄存器、Java方法栈和本地方法栈。Java程序编译而成的class文件，需要先加载至方法区中，方能在Java虚拟机中运行。

为了提高运行效率，标准JDK中的HotSpot虚拟机采用的是一种混合执行的策略。首先，它会解释执行Java字节码，然后会将其中反复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译，翻译成机器码后直接运行在底层硬件之上。HotSpot装载了多个不同的即时编译器，以便在编译时间和生成代码的执行效率之间做取舍。

画外音：

参考《深入拆解Java虚拟机》的文章：「Java代码是怎么运行的？」

2、Java虚拟机是如何加载Java类的?

Java虚拟机将字节流转化为Java类的过程，可分为加载、链接以及初始化三大步骤。也可以用盖房子来类比Java虚拟机中的类加载。

• 加载是指查找字节流，并且据此创建类的过程。以盖房子为例，村里的Tony要盖个房子，那么按照流程他得先找个建筑师，跟他说想要设计一个房型，比如说“一房、一厅、四卫”。这里的房型相当于类，而建筑师，就相当于类加载器。村里有许多建筑师，他们等级森严，但有着共同的祖师爷，叫启动类加载器（boot class loader）。

加载需要借助类加载器，在Java虚拟机中，类加载器使用了双亲委派模型，即接收到加载请求时，会先将请求转发给父类加载器。

• 链接，是指将创建成的类合并至Java虚拟机中，使之能够执行的过程。链接还分验证、准备和解析三个阶段。其中，解析阶段为非必须的。

• 初始化，则是为标记为常量值的字段赋值，以及执行<clinit>方法的过程。类的初始化仅会被执行一次，这个特性被用来实现单例的延迟初始化。这放在我们盖房子的例子中就是，只有当房子装修过后，Tony才能真正地住进去。

3、异常捕获是如何实现的？

在编译生成的Java字节码中，每个方法都附带一个异常表。异常表中的每一行均定义了一条异常执行路径，其中包括规定捕获范围的起始字节码索引、终止（不包含）字节码索引，异常处理代码的起始字节码索引，以及所捕获的异常类型。

当程序触发异常时，JVM会从上至下遍历异常表中的所有条目。当触发异常的字节码的索引值在某行异常表条目的捕获范围内，JVM会判断所抛出的异常和该条目想要捕获的异常是否匹配。如果匹配，JVM会将控制流转移至该条目所指向的异常处理代码。

上述异常捕获机制还被用于finally从句的实现。通常，Java程序的编译器javac会复制多份finally代码块，放置于生成的Java字节码之中，然后通过生成多行异常表条目，来实现完整的finally逻辑。

画外音：

这个问题可以看下《深入拆解Java虚拟机》的「JVM是如何处理异常的？」，有做更加详细的讲解。

4、垃圾回收的基础思想是什么？

目前JVM的主流垃圾回收器采取的都是可达性分析算法。该算法的实质是将一系列被称为GC Roots的对象作为初始的存活对象合集，然后从该合集出发探索所有能够被该集合引用到的对象，并标记为存活对象。当标记阶段结束之后，未被标记到的对象便是可以清除的。

传统的垃圾回收算法在标记、清除过程中需要中止其他应用线程，即所谓的Stop-The-World。新型的垃圾回收算法，如CMS、G1以及ZGC，尽可能地实现并发标记、清除，从而让Stop-The-World的时间长度可控。

垃圾回收的另一基础思想则是分代回收。JVM会将新生成的对象划为新生代，而将在多次垃圾回收中存活下来的对象划为老年代。JVM会为不同的分代设置不同的回收算法，从而达到新生代多收集、快收集，老年代少收集、全收集的目标。

画外音：

这里可以看下《深入拆解Java虚拟机》的「 垃圾回收（上）」这篇文章，有做更加详细的讲解。

5、JVM垃圾回收算法

• 标记-清除算法：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

• 复制算法：将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当一块内存用完了，将还存另外一块上面，然后在把已使用过的内存空间一次清理掉。

• 标记-整理算法：标记过程与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

• 分代收集算法：一般是把Java堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。新生代都发现有大批对象死去，选用复制算法。老年代中因为对象存活率高，必须使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来进行回收。

……更多精彩JVM讲解，推荐订阅他的专栏《深入拆解Java虚拟机》，手把手带你掌握JVM，打通Java最底层。

先简单介绍下作者：郑雨迪， Oracle Labs 高级研究员，主要负责研究如何通过程序分析技术以及动态编译技术让程序语言跑得更快。他也是 Graal 编译器的核心开发者之一，同时在为 HotSpot 虚拟机项目“添砖加瓦”。

可以说，在JVM领域，雨迪确实有着极深的研究经验，这样子的牛人能出来开课，真的是难得。

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雨迪从底层出发，通过揭秘 Java 虚拟机的工作原理及运行机制，掌握诊断手法和题调优方式。通过这个专栏的学习，你将了解如何编写高效的代码，如何对 Bug 达到最优处理，以及如何针对自己的应用调整虚拟机的运营参数。

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这个专栏除了内容硬核外，互动和反馈也是非常吸引人的两个点。换句接地气的话说：“就是找到组织的感觉”。

1、每篇文章作者都会留下一个思考题，帮助大家更好吸收知识。

举个例子，在「第 6 篇 | JVM 是如何处理异常的？」中，作者讲解了 Java 虚拟机异常处理的机制，并留下了思考题：

2、在留言区，你能看到大家各种各样的解题思路，其中有的你可能会意想不到，可以说，在留言区你也能学到很多。郑雨迪也会留言回复，解答大家提出的问题，或者给予及时反馈。

下面给大家截了部分读者评价，你可以参考。

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