JVM面试题

1. 什么是JVM
   JVM全称是 Java Virtual Machine ，中文称为 Java虚拟机 。Java虚拟机就是指能执行标准Java字节码的虚拟计算机。

1.1 请问JDK与JVM有什么区别？

现在的JDK、JRE和JVM一般是整套出现的。
JDK = JRE + 开发调试诊断工具
JRE = JVM + Java标准库

1.2 常见的JDK厂商有哪些?

常见的JDK厂商包括：

Oracle公司，包括 Hotspot虚拟机、GraalVM；分为OpenJDK和OracleJDK两种
版本。
IBM 公司，J9虚拟机， 用在IBM的产品套件中
Azul Systems公司，高性能的Zing和开源的Zulu
阿里巴巴，Dragonwell 是阿里开发的OpenJDK定制版
亚马逊，Corretto OpenJDK
Red Hat公司的OpenJDKAdopt OpenJDK
此外，还有一些开源和试验性质的JVM实现，比如Go.JVM

2. 什么是Java字节码？

java源代码编译后的中间代码格式

2.1 字节码文件中包含哪些内容?

字节码文件中，一般包含以下部分：

• 版本号信息
• 静态常量池（符号常量）
• 类相关的信息
• 字段相关的信息
• 方法相关的信息
• 调试相关的信息

2.2 什么是常量?

常量是指不变的量。

在Java中需要注意的是， final 关键字修饰的字段和变量，表示最终变量，只能赋值1次，不允许再次修改，由编译器和执行引擎共同保证。

2.3 怎么理解常量池?

在Java中，常量池包括两层含义：

• 静态常量池，class文件中的一个部分，里面保存的是类相关的各种符号常量。
• 运行时常量池， 其内容主要由静态常量池解析得到，但也可以由程序添加。

3. JVM的运行时数据区有哪些?

标准的JVM运行时数据区包括以下部分：

• 程序计数器
• Java虚拟机栈
• 堆内存
• 方法区
• 运行时常量池
• 本地方法栈

3.1 什么是堆内存？

堆内存是指由程序代码自由分配的内存，与栈内存作区分。在Java中，堆内存主要用于分配对象的存储空间，只要拿到对象引用，所有线程都可以访问堆内存。

3.2 堆内存包括哪些部分？

以Hotspot为例，堆内存（HEAP）主要由GC模块进行分配和管理， 可分为以下部分：

• 新生代
• 存活区
• 老年代

其中，新生代和存活区一般称为年轻代。

3.3 什么是非堆内存?

除堆内存之外，JVM的内存池还包括非堆（NON_HEAP），对应于JVM规范中的方法区，常量池等部分：

• MetaSpace
• CodeCache
• Compressed Class Space

4. 什么是内存溢出？

内存溢出（OOM）是指可用内存不足。

程序运行需要使用的内存超出最大可用值，如果不进行处理就会影响到其他进程，所以现在操作系统的处理办法是：只要超出立即报错，比如抛出内存溢出错误 。

4.1 什么是内存泄漏?

内存泄漏（Memory Leak）是指本来无用的对象却继续占用内存，没有再恰当的时机释放占用的内存。

不使用的内存，却没有被释放，称为内存泄漏 。 也就是该释放的没释放，该回收的没回收。

在Java中一般是指无用的对象却因为错误的引用关系，不能被GC回收清理。

4.2 内存泄漏和内存溢出有什么关系？

如果存在严重的内存泄漏问题，随着时间的推移，则必然会引起内存溢出。

内存泄漏一般是资源管理问题和程序BUG，内存溢出则是内存空间不足和内存泄漏的最终结果。

5. 分析对象的内存占用

在64位的系统中，如下：

public class Test{
 private long orderId;
 private long userId;
 private byte state;
 private long createMillis;

}

一般来说，Test 类的每个对象会占用40个字节。怎么算的，往下看

5.1 对象内存占用计算出来的?

64位JVM中，对象头占用12字节，但是以8字节对齐，所以一个空类的实例(空对象)至少占用16字节。在32位JVM中，对象头占用8个字节，以4的倍数对齐(不是说4字节)。所以new出来的很多简单对象，甚至是new Object()，都会占用不少内容。

计算方式为：

对象头占用12字节。
每个long类型的字段占用8字节，3个long字段占用24字节。
byte 字段占用1个字节。
以上合计 37字节，而64位JVM是8字节对齐，则实际占用40个字节。

5.2 对象头中包含哪些部分？

对象头中一般包含两个部分：

标记字，占用一个机器字，也就是8字节。
类型指针，占用一个机器字，也就是8个字节。
通常在32位JVM，以及内存小于-Xmx32G的64位JVM上(默认开启指针压缩)，一个引用占用的内存默认是4个字节。所以，64位的JVM一般需要消耗更多堆内存。

所以前面的计算中，对象头占用12字节。

如果是数组，对象头中还会多出一个部分：

数组长度， int值，占用4字节。

如果是包装类型，那么比原生数据类型消耗的内存要多：

Integer：占用16字节(头部8+4=12，数据4字节)，因为 int 部分占4个字节，所以使用 Integer 比原生类型int 要多消耗 300% 的内存。
Long：一般占用24个字节(头部8+4+数据长度8字节=20字节，再对齐)，当然，对象的实际大小由底层平台的内存对齐确定，具体由特定 CPU平台的 JVM 实现决定。 看起来一个 Long 类型的对象，比起原生类型 long 多占用了8个字节（也多消耗200%）。

6. 常用的JVM启动参数有哪些?

截止目前，JVM可配置参数已经达到1000多个，其中GC和内存配置相关的JVM参数就有600多个。
但在绝大部分业务场景下，常用的JVM配置参数也就10来个。
例如：

# JVM启动参数不换行
# 设置堆内存 
‐Xmx4g ‐Xms4g 
# 指定GC算法 
‐XX:+UseG1GC ‐XX:MaxGCPauseMillis=50 
# 指定GC并行线程数 
‐XX:ParallelGCThreads=4 
# 打印GC日志 
‐XX:+PrintGCDetails ‐XX:+PrintGCDateStamps 
# 指定GC日志文件 
‐Xloggc:gc.log 
# 指定Meta区的最大值 
‐XX:MaxMetaspaceSize=2g 
# 设置单个线程栈的大小 
‐Xss1m 
# 指定堆内存溢出时自动进行Dump 
‐XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
‐XX:HeapDumpPath=/usr/local/

此外，还有一些常用的属性配置：

# 指定默认的连接超时时间 
‐Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=2000
‐Dsun.net.client.defaultReadTimeout=2000 
# 指定时区 
‐Duser.timezone=GMT+08 
# 设置默认的文件编码为UTF‐8 
‐Dfile.encoding=UTF‐8 
# 指定随机数熵源(Entropy Source) 
‐Djava.security.egd=file:/dev/./urandom

6.1 设置堆内存XMX应该考虑哪些因素？

需要根据系统的配置来确定，要给操作系统和JVM本身留下一定的剩余空间。
推荐配置系统或容器里可用内存的 70­~80% 最好。

6.2 假设物理内存是8G，设置多大堆内存比较合适?

比如说系统有 8G 物理内存，系统自己可能会用掉一点，大概还有 7.5G 可以用，那么建议配置 ‐Xmx6g 。

说明： 7.5G*0.8 = 6G ，如果知道系统里有明确使用堆外内存的地方，还需要进一步降低这个值。

6.3 ‐Xmx 设置的值与JVM进程所占用的内存有什么关系?

JVM`总内存=栈+堆+非堆+堆外+`Native

6.4 怎样开启GC日志？

一般来说，JDK8及以下版本通过以下参数来开启GC日志：

‐XX:+PrintGCDetails ‐XX:+PrintGCDateStamps ‐Xloggc:gc.log

6.5 请指定使用G1垃圾收集器来启动 Hello 程序

java ‐XX:+UseG1GC
‐Xms4g
‐Xmx4g
‐Xloggc:gc.log
‐XX:+PrintGCDetails
‐XX:+PrintGCDateStamps
Hello

7. Java8默认使用的垃圾收集器是什么?

Java8版本的Hotspot JVM，默认情况下使用的是并行垃圾收集器（Parallel GC）。其他厂商提供的JDK8基本上也默认使用并行垃圾收集器。

7.1 Java11的默认垃圾收集器是什么?

Java9之后，官方JDK默认使用的垃圾收集器是G1。

7.2 常见的垃圾收集器有哪些?

常见的垃圾收集器包括：

串行垃圾收集器： ‐XX:+UseSerialGC
并行垃圾收集器： ‐XX:+UseParallelGC
CMS垃圾收集器： ‐XX:+UseConcMarkSweepGC
G1垃圾收集器： ‐XX:+UseG1GC

7.3 什么是串行垃圾收集?

就是只有单个worker线程来执行GC工作。

7.4 什么是并行垃圾收集?

并行垃圾收集，是指使用多个GC worker 线程并行地执行垃圾收集，能充分利用多核 CPU的能力，缩短垃圾收集的暂停时间。 除了单线程的GC，其他的垃圾收集器，比如 PS，CMS， G1等新的垃圾收集器都使用了多个线程来并行执行GC工作。
7.5 什么是并发垃圾收集器?

并发垃圾收集器，是指在应用程序在正常执行时，有一部分GC任务，由GC线程在应 用线程一起并发执行。 例如 CMS/G1的各种并发阶段。
7.6 什么是增量式垃圾收集?

G1的堆内存不再单纯划分为年轻代和老年代，而是划分为多个（通常是 2048 个）可以存放对象的小块堆区域（smaller heap regions）。

每个小块，可能一会被定义成 Eden 区，一会被指定为 Survivor 区或者 Old 区。 这样划分之后，使得 G1 不必每次都去回收整个堆空间，而是以增量的方式来进行处 理： 每次只处理一部分内存块，称为此次 GC 的回收集（collection set）。

下一次GC时在本次的基础上，再选定一定的区域来进行回收。增量式垃圾收集的好处 是大大降低了单次GC暂停的时间。

7.7 什么是年轻代？

年轻代是分来垃圾收集算法中的一个概念，相对于老年代而言，年轻代一般包括：

新生代，Eden区。
存活区，执行年轻代GC时，用存活区来保存活下来的对象。 存活区也是年轻代 的一部分，但一般有2个存活区，所以可以来回倒腾。

7.8 什么是GC停顿(GC pause)?

因为GC过程中，有一部分操作需要等所有应用线程都到达安全点，暂停之后才能执行，这时候就叫做GC停顿，或者叫做GC暂停。

7.9 GC停顿与STW停顿有什么区别？

这两者一般可以认为就是同一个意思。

8 如果CPU使用率突然飙升，你会怎么排查？

缺乏经验的话，针对当前问题，往往需要使用不同的工具来收集信息，例如：

收集不同的指标（CPU，内存，磁盘IO，网络等等）
分析应用日志
分析GC日志
获取线程转储并分析
获取堆转储来进行分析

8.1 如果系统响应变慢，你会怎么排查？

一般根据APM监控来排查应用系统本身的问题。
有时候也可以使用Chrome浏览器等工具来排查外部原因，比如网络问题。

8.2 系统性能一般怎么衡量？

可量化的3个性能指标：

系统容量：比如硬件配置，设计容量；
吞吐量：最直观的指标是TPS；
响应时间：也就是系统延迟，包括服务端延时和网络延迟。

这些指标。可以具体拓展到单机并发，总体并发，数据量，用户数，预算成本等等。

9.使用过哪些JVM相关的工具？

这个问题请根据实际情况回答，比如Linux命令，或者JDK提供的工具等。

9.1 查看JVM进程号的命令是什么?

可以使用 ps ‐ef 和 jps ‐v 等等。

9.2 怎么查看剩余内存?

比如： free ‐m , free ‐h , top 命令等等。

9.3 查看线程栈的工具是什么？

一般先使用 jps命令， 再使用 jstack ‐l

9.4 用什么工具来获取堆内存转储?

一般使用 jmap 工具来获取堆内存快照。

9.5 内存Dump时有哪些注意事项?

根据实际情况来看，获取内存快照可能会让系统暂停或阻塞一段时间，根据内存量决定。
使用jmap时，如果指定 live 参数，则会触发一次FullGC，需要注意。

9.6 使用JMAP转储堆内存大致的参数怎么处理？

jmap ‐dump:format=b,file=3826.hprof 3826

9.7 为什么转储文件以 .hprof 结尾?

JVM有一个内置的分析器叫做HPROF, 堆内存转储文件的格式，最早就是这款工具定义的。

9.8 内存Dump完成之后，用什么工具来分析?

一般使用 Eclipse MAT工具，或者 jhat 工具来处理。

9.9 如果忘记了使用什么参数你一般怎么处理?

上网搜索是比较笨的办法，但也是一种办法。另外就是，各种JDK工具都支持 ‐h 选项来查看帮助信息，只要用得比较熟练，即使忘记了也很容易根据提示进行操作。