Java面试之JVM

本章主要记录一些jvm相关的面试题目，平时对这方面不太注重，也是边学边记

内存区域

1. 说一下 JVM 的主要组成部分及其作用？

类加载器：负责把.class字节码文件加载到内存中，
运行时数据区：JVM在运行时对该Java进程占用内存进行逻辑划分
本地库接口：调用不同的语言，来扩充java的功能
，执行引擎：将字节码指令解释/编译为对应平台上的本地机器指令（将高级语言翻译为机器语言）；

2. 运行时执行顺序？

java文件编译后变为class字节码，然后类加载器将其放进jvm中，在jvm中，堆内存内创建一个java.lang.class对象，类封装在其中（jvm的执行过程：jvm启动类装载器，类装载器则会寻找.class文件并装载到jvm中，jvm对.class文件进行解释成二进制后，操作系统执行二进制和底层硬件平台进行交互）

3. 说一下 JVM 运行时数据区

一个堆两个栈一个区一个程序计数器，
java堆：各个线程共享，几乎所有变量实例都在这里分配内存；
java虚拟机栈：虚拟机用来存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口灯；
本地方法栈：虚拟机调用本地方法栈
方法区：存储一些类的信息，编译后的代码
程序计数器：行号，一些程序执行时的代码顺序

4. 深拷贝和浅拷贝

深浅拷贝，或者复制，其区别就在于是否开辟新的内存区域，浅拷贝就只是新建一个指向旧内存区域的指针，深拷贝就建立了新的内存区域，这样的好处在于删去内存区域时不会产生别的指针错误

5. 说一下堆栈的区别？

物理地址：堆不连续而栈连续
内存区域：堆在运行时动态确认内存大小，栈需要在编译时就确认，栈小于堆
存放内容：堆一般是变量，数组一类数据存储，栈是操作数，对象，返回结果一类，这些东西连续，偏运行
可见性：堆对整体可见，栈对单个线程可见，生命周期与线程同步

6. 队列和栈是什么？有什么区别？

这两个都类似数据结构里的队列和栈，队列是先进先出，可以在头尾操作，栈是先进后出，只能在栈顶操作

7. Java 中提供的几种对象创建方式，创建流程

使用new，class的newInstance方法以及constructot的newInstance方法，这三种调用构造器；而反序列化和clone不调构造器
创建流程：首先检查类是否加载，然后检查内存是否规整，然后检查并发问题，最后初始化，设置对象信息，执行init

8.为对象分配内存的两种方式

内存碰撞：如果内存规整，就按照对象大小在其后划分一段供使用
空闲列表：内存不规则，虚拟机用一个列表记录内存使用情况，查询划分给对象

9. 处理并发安全问题的方式

CAS同步和本地线程分配缓冲
所谓并发安全，主要就出现在两个对象分配内存中的冲突一类的错误，而解决办法就是同步或者上锁
第一种就是cas和失败重试进行同步，保证原子性，第二种就是tlab（方法缩写），每个线程分配时在一块预先给的tlab内存里进行，如果用完后需要分配一块新的tlab，就上同步锁

10. 对象的访问定位方式

两种方法，
句柄，句柄指向指针，指针指向对象内存，就算对象地址移动，也不需要移动句柄
直接指针，直接指向对象地址，如果移动就需要重分配这些指针，优势在于速度快

11. Java会存在内存泄漏吗？请简单描述

通常gc就会对内存泄露进行处理，也就是对象生命周期已经结束后由gc回收，但如果别的还没结束的对象引用了一个已经结束的对象，那就因为短引用被长持有而无法回收短，也就是内存泄露

12. 简述Java垃圾回收机制，为什么要gc

java内，一般不需手动回收内存，gc垃圾回收一般是在空间不足且虚拟机空闲时，去扫描那些已经不使用的内存进行释放，因为开发人员可能会遗忘释放内存操作，或者手动释放出现冲突，所以由java自动gc

13. 垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以马上回收内存吗？有什么办法

主动通知虚拟机进行垃圾回收
创建对象后，gc就开始监控，一般使用有向图，对那些不可达的，就执行回收，system类里有gc方法，但未必会执行

14. Java 中都有哪些引用类型？

强软弱虚引用四种，分别是不会被gc，内存不足时gc，下次gc，给gc返回一个消息

15. 怎么判断对象是否可以被回收？

计数器法，初始是0，引用一个加一，删一个减一，是0就可以回收
引用链法，从root往下找，若找到一个没有一个指向它的节点，就判断可以gc

16. JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗，

一般不会，但超过永久代大小时，会进行完全垃圾回收，需要设置合适的永久代大小，但java8已经用本地数据区代替了永久代

17. 说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法

标记清除：标记出无用的然后清除，缺点是会产生内存碎片
复制：内存均分两块，一块存，一块空闲，要gc时直接把有用的搬到另一块，原来的全删
标记整理：将有用的归并整理，边界外的删掉
分代：分新生代，老生代，新生代复制，老生代标记整理

18. JVM 有哪些垃圾回收器

上面三种是复制算法（新生代），下面msc，po，g1是标记整理，CMS是标记清除

19. 简述分代垃圾回收器是怎么工作的

新生代老生代之间过渡通过年龄计算，先进入新生代，其中分为Eden，tosurvivior，from survivor，ef两种向t中移动，存活一次年龄加一，年龄超过15进入老生代，大对象则直接进入老生代，老生代达到一定大小就fullgc，一般是标记整理

20. 简述java内存分配与回收策略

对象优先在新生代eden区分配，大对象直接进入老生代，对象存活超过一定时间周期必然进入老生代

21. 类装载的执行过程

加载查找class文件，验证class类的正确性，准备静态变量分配内存，解析内存引用指向，初始化静态变量和代码块
java类加载机制,虚拟机把数据加载为类文件，验证，准备解析，初始化，形成可执行的java文件

22. JVM加载Class文件的原理机制

java的字节码都需要加载到虚拟机中才能运行，通常不需要关心，但使用反射的话，就需要了解，分显隐两种加载看，显式是class.forname手动加载，隐式就还是new对象时装到虚拟机里

23. ThreadLocalMap的理解,实现原理

ThreadLocal目的是隔离不同线程所使用的变量，它可以将某一个变量隔离在某个线程内，其它的线程无法访问和使用这个变量。
原理：
定义了一个ThreadLocalMap内部类，使用的是Map的键值对方式来存取数据，key是ThreadLocal类的实例对象，value为传值
创建新的ThreadLocal对象，调用set()或get()方法时，也就是调用了ThreadLocalMap来进行操作
使用ThreadLocal时，线程所使用的变量是独享的（私有的变量副本），其他线程无法访问，在使用过后（线程结束），这些变量会被GC回收

24. sleep和wait的区别。

1）sleep是线程类（Thread）的方法；wait是Object类的方法
2）sleep是使线程休眠，不会释放对象锁；wait是使线程等待，释放锁
3）调用sleep进入阻塞状态；调用wait进入就绪状态

25. synchronized关键字的用法，优缺点。

修饰方法
修饰一个代码块（一个线程访问一个对象中的synchronized(this)同步代码块时，其他试图访问该对象的线程将被阻塞，当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。）
指定要给某个对象加锁
修饰一个类

26. volitile关键字的作用，原理。

volatile 作用：
1.保证内存可见性即不会出现数据脏读的现象，从而保证数据的“可见性”
2.禁止进行指令重排序(即保证有序性)
volatile 的实现原理：
1.将当前处理器缓存行的数据写回系统内存
2.这个写回内存的操作会使得其他CPU缓存的该内存地址的数据无效。

27. ABC三个线程如何保证顺序执行。

1、使用线程池将所有线程放入一个队列，保证顺序输出
2、使用 wait(), synchronized(同步锁) 轮询机制到谁了谁输出

28. 创建线程有几种方式？

常见有四种继承Thread 类; 实现Runnable 接口; 实现Callable 接口; 使用Executors 工具类创建线程池

29. jdk自带几种线程池？

四种：
Executors.newCachedThreadPool()
创建一个可缓存线程的线程池，如果线程池长度超过处理需要，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程。
Executors.newFixedThreadPool()
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
Executors.newScheduledThreadPool()
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
Executors.newSingleThreadExecutor()
创建一个单线程化的线程池，它只会用唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定顺序(FIFO, LIFO, 优先级)执行。

30. 线程池创建时要考虑几种因素

配置好线程池参数（7个）：
1. corePoolSize:线程池中的常住线程数
2. maximumPoolSize：线程池中能够容纳同时执行的最大线程数，必须>= 1
3. keepAliveTime：多余的空闲线程额存活时间，当前池中线程数量超过corePoolSize时，当空闲时间达到keepAliveTime时，多余线程会被销毁知道只剩下corePoolSize个线程位置。
4. unit：keepAliveTime的单位。
5. workQueue：任务队列，被提交但尚未执行的任务。
6. threadFactory：表示生成线程池中工作线程的线程工厂，用于创建线程，一般默认即可。
7. handler：拒绝策略，表示当队列满了，并且工作线程>=线程池的最大线程数（maximumPoolSize），这是如何来拒绝请求执行的runnabel的策略
同时还有一些注意点：
线程池不使用 Executors 去创建，而是通过 ThreadPoolExecutor 的方式，这样的处理方式让开发者更加明确线程池的运行规则，规避资源耗尽的风险