JVM面试总结

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​jvm体系总体分四大块：

  • 类的加载机制

  • JVM双亲委配机制

  • jvm内存结构

  • GC算法 垃圾回收

     

一，类加载机制

JAVA程序执行过程如下，

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类加载系统架构如下，

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JVM 将类的加载过程分为三个大的步骤：加载(loading)，链接(link)，初始化(initialize)。其中链接又分为三个步骤：验证，准备，解析。

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  • 加载，查找并加载类的二进制数据，在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象

  • 连接，连接又包含三块内容：验证、准备、初始化。

    • 1）验证，文件格式、元数据、字节码、符号引用验证；

    • 2）准备，为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值；

    • 3）解析，把类中的符号引用转换为直接引用

  • 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值

  • 使用，new出对象程序中使用

二  JAVA双亲委派机制及其作用

概念：当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类。

例子：当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。注意这个类似递归的过程，直到到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

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作用：

  1. 防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。

  2. 保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.class，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

比如：如果有人想替换系统级别的类：String.java。篡改它的实现，在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了（为什么？因为当一个类需要加载的时候，最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader），所以其他类加载器并没有机会再去加载，从一定程度上防止了危险代码的植入。

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三，JVM运行时数据区

JVM内存结构，

 

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‍运行时数据区域如下图，

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

  • Java堆（Heap）,是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。 此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。所有对象都在这里分配内存，是垃圾收集的主要区域（"GC 堆"）。

  • 方法区（Method Area）,方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

  • 程序计数器（Program Counter Register）,程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

  • JVM栈（JVM Stacks）,虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

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  • 本地方法栈（Native Method Stacks）,本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

对象分配规则

  • 对象优先分配在Eden区，如果Eden区没有足够的空间时，虚拟机执行一次Minor GC。

  • 大对象直接进入老年代（大对象是指需要大量连续内存空间的对象）。这样做的目的是避免在Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存拷贝（新生代采用复制算法收集内存）。

  • 长期存活的对象进入老年代。虚拟机为每个对象定义了一个年龄计数器，如果对象经过了1次Minor GC那么对象会进入Survivor区，之后每经过一次Minor GC那么对象的年龄加1，知道达到阀值对象进入老年区。

  • 动态判断对象的年龄。如果Survivor区中相同年龄的所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象可以直接进入老年代。

  • 空间分配担保。每次进行Minor GC时，JVM会计算Survivor区移至老年区的对象的平均大小，如果这个值大于老年区的剩余值大小则进行一次Full GC，如果小于检查HandlePromotionFailure设置，如果true则只进行Monitor GC,如果false则进行Full GC。

三 GC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。

  • 标记 -清除算法，“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。

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  • 复制算法，“复制”（Copying）的收集算法，它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。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

     

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  • 标记-压缩算法，标记过程仍然与“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，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存

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  • 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。一般将堆分为新生代和老年代。

    • 新生代使用：复制算法

    • 老年代使用：标记 - 清除 或者 标记 - 整理 算法

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posted @ 2022-07-10 16:04  尚拙  阅读(47)  评论(0)  编辑  收藏  举报