JVM重点问题带着答案

1.什么情况下会发生栈内存溢出。

描述栈定义，再描述为什么会溢出，再说明一下相关配置参数，OK的话可以给面试官手写是一个栈溢出的demo。

栈：存放基本类型的变量数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆（new 出来的对象）或者常量池中（字符串常量对象存放在常量池中。）

栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄。
栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：
int a = 3;
int b = 3；

  • 编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。
  • 接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。
  • 这时，如果再令a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。
  • 要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。

a、线程请求的栈深度大于虚拟机允许的最大深度 StackOverflowError，一般是递归不闭合

b、虚拟机在扩展栈深度时，无法申请到足够的内存空间 OutOfMemoryError，就是线程等启动太多

// 循环递归调用,一直达到jvm的最大深度
public class StackOverflow {
	 private static int count;
	 

	 public static void count(){
		try {
			 count++;
			 count(); 
		} catch (Throwable e) {
			System.out.println("最大深度:"+count);
			e.printStackTrace();
		}
	 }
	 public static void main(String[] args) {
		 count();
	}

}

2.详解JVM内存模型

思路： 给面试官画一下JVM内存模型图，并描述每个模块的定义，作用，以及可能会存在的问题，如栈溢出等。

img

由上图可以清楚的看到JVM的内存空间分为3大部分：

  1. 堆内存
  2. 方法区
  3. 栈内存

其中栈内存可以再细分为java虚拟机栈和本地方法栈,堆内存可以划分为新生代和老年代,新生代中还可以再次划分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。

其中一部分是线程共享的，包括 Java 堆和方法区；

另一部分是线程私有的，包括虚拟机栈和本地方法栈，以及程序计数器这一小部分内存。

堆内存（Heap）

对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。

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。

堆内存是所有线程共有的，可以分为两个部分：年轻代和老年代。

下图中的Perm代表的是永久代，但是注意永久代并不属于堆内存中的一部分，同时jdk1.8之后永久代已经被移除。

​ img

新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ( 该值可以通过参数 –XX:NewRatio 来指定 )

默认的，Eden : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定 )，即： Eden = 8/10 的新生代空间大小，from = to = 1/10 的新生代空间大小。

方法区（Method Area）

方法区也称"永久代"，它用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、是各个线程共享的内存区域。

在JDK8之前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM默认是85M）。

随着JDK8的到来，JVM不再有 永久代(PermGen)。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory。

方法区或永生代相关设置

  • -XX:PermSize=64MB 最小尺寸，初始分配
  • -XX:MaxPermSize=256MB 最大允许分配尺寸，按需分配
  • XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+CMSPermGenSweepingEnabled 设置垃圾不回收
  • 默认大小
  • -server选项下默认MaxPermSize为64m
  • -client选项下默认MaxPermSize为32m

虚拟机栈(JVM Stack)

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创建一个"栈帧",用于存储局部变量表(包括参数)、操作栈、方法出口等信息。每个方法被调用到执行完的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

本地方法栈(Native Stack)

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

程序计数器（PC Register）

程序计数器是用于标识当前线程执行的字节码文件的行号指示器。多线程情况下，每个线程都具有各自独立的程序计数器，所以该区域是非线程共享的内存区域。

当执行java方法时候，计数器中保存的是字节码文件的行号；当执行Native方法时，计数器的值为空。

直接内存

直接内存并不是虚拟机内存的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。jdk1.4中新加入的NIO，引入了通道与缓冲区的IO方式，它可以调用Native方法直接分配堆外内存，这个堆外内存就是本机内存，不会影响到堆内存的大小。

JVM内存参数设置

​ img

  • -Xms设置堆的最小空间大小。
  • -Xmx设置堆的最大空间大小。
  • -Xmn:设置年轻代大小
  • -XX:NewSize设置新生代最小空间大小。
  • -XX:MaxNewSize设置新生代最大空间大小。
  • -XX:PermSize设置永久代最小空间大小。
  • -XX:MaxPermSize设置永久代最大空间大小。
  • -Xss设置每个线程的堆栈大小
  • -XX:+UseParallelGC:选择垃圾收集器为并行收集器。此配置仅对年轻代有效。即上述配置下,年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。
  • -XX:ParallelGCThreads=20:配置并行收集器的线程数,即:同时多少个线程一起进行垃圾回收。此值最好配置与处理器数目相等。

典型JVM参数配置参考:

  • java-Xmx3550m-Xms3550m-Xmn2g-Xss128k
  • -XX:ParallelGCThreads=20
  • -XX:+UseConcMarkSweepGC-XX:+UseParNewGC

-Xmx3550m:设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m:设置JVM促使内存为3550m。此值可以设置与-Xmx相同,以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

-Xmn2g:设置年轻代大小为2G。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。持久代一般固定大小为64m,所以增大年轻代后,将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大,官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss128k:设置每个线程的堆栈大小。JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K。更具应用的线程所需内存大 小进行调整。在相同物理内存下,减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000 左右。

3.JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor。

思路： 先讲一下JAVA堆，新生代的划分，再谈谈它们之间的转化，相互之间一些参数的配置（如： –XX:NewRatio，–XX:SurvivorRatio等），再解释为什么要这样划分，最好加一点自己的理解。）共享内存区划分

首先说如果没有Survivor区会出现什么情况：此时每触发一次Minor GC，就会把Eden区的对象复制到老年代，这样当老年代满了之后会触发Major Gc(通常伴随着MinorGC，可以看做Full GC)，比较耗时。

如果只有1个Survivor区，那当Eden区满了之后，就会复制对象到Survivor区，容易产生内存碎片化。严重影响性能。

所以使用2个Survivor区，始终保持有一个空的Survivor区，可以避免内存碎片化。

Survivor减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历多次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。

4.JVM中一次完整的GC流程是怎样的，对象如何晋升到老年代

思路： 先描述一下Java堆内存划分，再解释Minor GC，Major GC，full GC，描述它们之间转化流程。

解释Minor GC，Major GC，full GC

  • 新生代 GC（Minor GC）：从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC,因为 Java 对象大多都具备朝生夕灭的特性，所以 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也比较快
  • 老年代 GC（Major GC / Full GC）：指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC，经常会伴随至少一次的 Minor GC（但非绝对的，ParallelScavenge 收集器的收集策略里就有直接进行 Major GC 的策略选择过程） 。MajorGC 的速度一般会比 Minor GC 慢 10倍以上。
  • 虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC 后仍然存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间中，并将对象年龄设为 1。对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1 岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为 15 岁）时，就会被晋升到老年代中。对象晋升老年代的年龄阈值，可以通过参数 -XX:MaxTenuringThreshold (阈值)来设置。

GC流程

对于整个的GC流程里面，那么最需要处理的就是年轻代与老年代的内存清理操作，而元空间（永久代）都不在GC范围内；

  1. 当现在有一个新的对象产生，那么对象一定需要内存空间，于是现在就需要为该对象进行内存空间的申请；
  2. 首先会判断伊甸园区是否有内存空间，如果此时有内存空间，则直接将新对象保存在伊甸园区；
  3. 但是如果此时伊甸园区的内存空间不足，那么会自动执行一个MinorGC操作，将伊甸园区的无用内存空间进行清理，清理之后会继续判断伊甸园区的内存空间是否充足？如果内存空间充足，则将新的对象直接在伊甸园区进行空间分配；
  4. 如果执行了Minor GC之后发现伊甸园区的内存依然不足，那么这个时候会进行存活区判断，如果存活区有剩余空间，则将伊甸园区的部分活跃对象保存在存活区，那么随后继续判断伊甸园区的内存空间是否充足，如果充足，则在伊甸园区进行新对象的空间分配；
  5. 如果此时存活区也已经没有内存空间了，则继续判断老年区，如果此时老年区空间充足，则将存活区中的活跃对象保存到老年代，而后存活区就会存现有空余空间，随后伊甸园区将活跃对象保存在存活区之中，而后在伊甸园区里为新对象开辟空间；
  6. 如果这个时候老年代也满了，那么这个时候将产生M ajor GC（FullGC），进行老年代的内存清理。
  7. 如果老年代执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”

作者：大小说家RCQ
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来源：简书
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5.你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点。

思路： 一定要记住典型的垃圾收集器，尤其cms和G1，它们的原理与区别，涉及的垃圾回收算法。

  • Serial收集器

    • 针对新生代；

      采用复制算法；

      单线程收集；

    ​ 进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程，直到完成；

    ​ 即会"Stop The World"；

  • ParNew收集器

    • ParNew垃圾收集器是Serial收集器的多线程版本。

  • Parallel Scavenge收集器

    • Parallel Scavenge垃圾收集器因为与吞吐量关系密切，也称为吞吐量收集器

    • （A）、有一些特点与ParNew收集器相似

      新生代收集器；

      采用复制算法；

      多线程收集；

      （B）、主要特点是：它的关注点与其他收集器不同

      CMS等收集器的关注点是尽可能地缩短垃圾收集时用户线程的停顿时间；

      而Parallel Scavenge收集器的目标则是达一个可控制的吞吐量

  • Serial Old收集器

    • 针对老年代；

      采用"标记-整理"算法（还有压缩，Mark-Sweep-Compact）；

      单线程收集；

  • Parallel Old收集器

    • 针对老年代；

      采用"标记-整理"算法；

      多线程收集；

  • cms

    • 一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，它非常符合那些集中在互联网站或者B/S系统的服务端上的Java应用，这些应用都非常重视服务的响应速度。从名字上（“Mark Sweep”）就可以看出它是基于“标记-清除”算法实现的。

    • 针对老年代；

      基于"标记-清除"算法(不进行压缩操作，产生内存碎片)；

      以获取最短回收停顿时间为目标；

      并发收集、低停顿；

      需要更多的内存（看后面的缺点）

      是HotSpot在JDK1.5推出的第一款真正意义上的并发（Concurrent）收集器；

      第一次实现了让垃圾收集线程与用户线程（基本上）同时工作；

  • g1

    • G1在使用时，Java堆的内存布局与其他收集器有很大区别，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔离的了，而都是一部分Region（不需要连续）的集合。

    • G1把Java堆分为多个Region，就是“化整为零”。但是Region不可能是孤立的，一个对象分配在某个Region中，可以与整个Java堆任意的对象发生引用关系。在做可达性分析确定对象是否存活的时候，需要扫描整个Java堆才能保证准确性，这显然是对GC效率的极大伤害。

    • 为了避免全堆扫描的发生，虚拟机为G1中每个Region维护了一个与之对应的Remembered Set。虚拟机发现程序在对Reference类型的数据进行写操作时，会产生一个Write Barrier暂时中断写操作。

      检查Reference引用的对象是否处于不同的Region之中（在分代的例子中就是检查是否老年代中的对象引用了新生代中的对象），如果是，便通过CardTable把相关引用信息记录到被引用对象所属的Region的Remembered Set之中。当进行内存回收时，在GC根节点的枚举范围中加入Remembered Set即可保证不对全堆扫描也不会有遗漏。

      如果不计算维护Remembered Set的操作，G1收集器的运作大致可划分为以下几个步骤：

      • 初始标记（Initial Marking） 仅仅只是标记一下GC Roots 能直接关联到的对象，并且修改TAMS（Nest Top Mark Start）的值，让下一阶段用户程序并发运行时，能在正确可以的Region中创建对象，此阶段需要停顿线程，但耗时很短。
      • 并发标记（Concurrent Marking） 从GC Root 开始对堆中对象进行可达性分析，找到存活对象，此阶段耗时较长，但可与用户程序并发执行。
      • 最终标记（Final Marking） 为了修正在并发标记期间因用户程序继续运作而导致标记产生变动的那一部分标记记录，虚拟机将这段时间对象变化记录在线程的Remembered Set Logs里面，最终标记阶段需要把Remembered Set Logs的数据合并到Remembered Set中，这阶段需要停顿线程，但是可并行执行。
      • 筛选回收（Live Data Counting and Evacuation） 首先对各个Region中的回收价值和成本进行排序，根据用户所期望的GC 停顿是时间来制定回收计划。此阶段其实也可以做到与用户程序一起并发执行，但是因为只回收一部分Region，时间是用户可控制的，而且停顿用户线程将大幅度提高收集效率。

6.什么是内存屏障

完成对内存的写入操作之后，读取出来的可能是旧的内容

为什么会有内存屏障

每个CPU都会有自己的缓存（有的甚至L1,L2,L3），缓存的目的就是为了提高性能，避免每次都要向内存取。但是这样的弊端也很明显：不能实时的和内存发生信息交换，分在不同CPU执行的不同线程对同一个变量的缓存值不同。用volatile关键字修饰变量可以解决上述问题，那么volatile是如何做到这一点的呢？那就是内存屏障，内存屏障是硬件层的概念，不同的硬件平台实现内存屏障的手段并不是一样，java通过屏蔽这些差异，统一由jvm来生成内存屏障的指令。内存屏障是什么

硬件层的内存屏障分为两种：Load Barrier 和 Store Barrier即读屏障和写屏障。内存屏障有两个作用：阻止屏障两侧的指令重排序；强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，让缓存中相应的数据失效。对于Load Barrier来说，在指令前插入Load Barrier，可以让高速缓存中的数据失效，强制从新从主内存加载数据；对于Store Barrier来说，在指令后插入Store Barrier，能让写入缓存中的最新数据更新写入主内存，让其他线程可见。java内存屏障

java的内存屏障通常所谓的四种即LoadLoad,StoreStore,LoadStore,StoreLoad实际上也是上述两种的组合，完成一系列的屏障和数据同步功能。LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。 它的开销是四种屏障中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能volatile语义中的内存屏障

volatile的内存屏障策略非常严格保守，非常悲观且毫无安全感的心态：在每个volatile写操作前插入StoreStore屏障，在写操作后插入StoreLoad屏障； 在每个volatile读操作前插入LoadLoad屏障，在读操作后插入LoadStore屏障；

由于内存屏障的作用，避免了volatile变量和其它指令重排序、线程之间实现了通信，使得volatile表现出了锁的特性。final语义中的内存屏障

对于final域，编译器和CPU会遵循两个排序规则：新建对象过程中，构造体中对final域的初始化写入和这个对象赋值给其他引用变量，这两个操作不能重排序；（废话嘛）初次读包含final域的对象引用和读取这个final域，这两个操作不能重排序；（晦涩，意思就是先赋值引用，再调用final值）总之上面规则的意思可以这样理解，必需保证一个对象的所有final域被写入完毕后才能引用和读取。这也是内存屏障的起的作用：写final域：在编译器写final域完毕，构造体结束之前，会插入一个StoreStore屏障，保证前面的对final写入对其他线程/CPU可见，并阻止重排序。读final域：在上述规则2中，两步操作不能重排序的机理就是在读final域前插入了LoadLoad屏障。X86处理器中，由于CPU不会对写-写操作进行重排序，所以StoreStore屏障会被省略；而X86也不会对逻辑上有先后依赖关系的操作进行重排序，所以LoadLoad也会变省略。

7.强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别？

先说一下四种引用的定义，可以结合代码讲一下，也可以扩展谈到ThreadLocalMap里弱引用用处。

1．强引用

以前我们使用的大部分引用实际上都是强引用，这是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那就类似于必不可少的生活用品，垃圾回收器绝不会回收它。当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足问题。
如

 String str = "abc";
 List<String> list = new Arraylist<String>();
 list.add(str);123
  在list集合里的数据不会释放，即使内存不足也不会
1

在ArrayList类中定义了一个私有的变量elementData数组，在调用方法清空数组时可以看到为每个数组内容赋值为null。不同于elementData=null，强引用仍然存在，避免在后续调用 add()等方法添加元素时进行重新的内存分配。使用如clear()方法中释放内存的方法对数组中存放的引用类型特别适用，这样就可以及时释放内存。

2、软引用（SoftReference）

如果一个对象只具有软引用，那就类似于可有可物的生活用品。如果内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。

软引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果软引用所引用的对象被垃圾回收，JAVA虚拟机就会把这个软引用加入到与之关联的引用队列中。
如：

public class Test {  

    public static void main(String[] args){  
        System.out.println("开始");            
        A a = new A();            
        SoftReference<A> sr = new SoftReference<A>(a);  
        a = null;  
        if(sr!=null){  
            a = sr.get();  
        }  
        else{  
            a = new A();  
            sr = new SoftReference<A>(a);  
        }            
        System.out.println("结束");     
    }       

}  

class A{  
    int[] a ;  
    public A(){  
        a = new int[100000000];  
    }  
}  12345678910111213141516171819202122232425

当内存足够大时可以把数组存入软引用，取数据时就可从内存里取数据，提高运行效率

软引用在实际中有重要的应用，例如浏览器的后退按钮。

按后退时，这个后退时显示的网页内容是重新进行请求还是从缓存中取出呢？这就要看具体的实现策略了。

（1）如果一个网页在浏览结束时就进行内容的回收，则按后退查看前面浏览过的页面时，需要重新构建

（2）如果将浏览过的网页存储到内存中会造成内存的大量浪费，甚至会造成内存溢出

这时候就可以使用软引用

3．弱引用（WeakReference）

如果一个对象只具有弱引用，那就类似于可有可物的生活用品。弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它 所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。不过，由于垃圾回收器是一个优先级很低的线程， 因此不一定会很快发现那些只具有弱引用的对象。

弱引用可以和一个引用队列（ReferenceQueue）联合使用，如果弱引用所引用的对象被垃圾回收，Java虚拟机就会把这个弱引用加入到与之关联的引用队列中。
如：

Object c = new Car(); //只要c还指向car object, car object就不会被回收
WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference(Car)(car);12

当要获得weak reference引用的object时, 首先需要判断它是否已经被回收:

weakCar.get();1

如果此方法为空, 那么说明weakCar指向的对象已经被回收了.

下面来看一个例子:

public class Car {
  private double price;
  private String colour;

  public Car(double price, String colour){
    this.price = price;
    this.colour = colour;
  }

  public double getPrice() {
    return price;
  }
  public void setPrice(double price) {
    this.price = price;
  }
  public String getColour() {
    return colour;
  }
  public void setColour(String colour) {
    this.colour = colour;
  }

  public String toString(){
    return colour +"car costs $"+price;
  }

}


public class TestWeakReference {


  public static void main(String[] args) {

    Car car = new Car(22000,"silver");
    WeakReference<Car> weakCar = new WeakReference<Car>(car);

    int i=0;

    while(true){
      if(weakCar.get()!=null){
        i++;
        System.out.println("Object is alive for "+i+" loops - "+weakCar);
      }else{
        System.out.println("Object has been collected.");
        break;
      }
    }
  }

}123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051

在上例中, 程序运行一段时间后, 程序打印出”Object has been collected.” 说明, weak reference指向的对象的被回收了.

如果要想打出的是
Object is alive for “+i+” loops - “+weakCar

那么只要在这句话前面加上
System.out.println(“car==== “+car);
因为在此强引用了car对象

如果这个对象是偶尔的使用，并且希望在使用时随时就能获取到，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象。

当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。

这个引用不会在对象的垃圾回收判断中产生任何附加的影响。

4．虚引用（PhantomReference）

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列（ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之关联的引用队列中。程序可以通过判断引用队列中是否已经加入了虚引用，来了解被引用的对象是否将要被垃圾回收。程序如果发现某个虚引用已经被加入到引用队列，那么就可以在所引用的对象的内存被回收之前采取必要的行动。

特别注意，在实际程序设计中一般很少使用弱引用与虚引用，使用软用的情况较多，这是因为软引用可以加速JVM对垃圾内存的回收速度，可以维护系统的运行安全，防止内存溢出（OutOfMemory）等问题的产生。

总结：

强引用：
String str = “abc”;
list.add(str);
软引用：
如果弱引用对象回收完之后，内存还是报警，继续回收软引用对象
弱引用：
如果虚引用对象回收完之后，内存还是报警，继续回收弱引用对象
虚引用：
虚拟机的内存不够使用，开始报警，这时候垃圾回收机制开始执行System.gc(); String s = “abc”;如果没有对象回收了， 就回收没虚引用的对象

这里写图片描述

ThreadLocalMap里弱引用用处

  1. JVM利用设置ThreadLocalMap的Key为弱引用，来避免内存泄露。
  2. JVM利用调用remove、get、set方法的时候，回收弱引用。
  3. 当ThreadLocal存储很多Key为null的Entry的时候，而不再去调用remove、get、set方法，那么将导致内存泄漏。
  4. 当使用static ThreadLocal的时候，延长ThreadLocal的生命周期，那也可能导致内存泄漏。因为，static变量在类未加载的时候，它就已经加载，当线程结束的时候，static变量不一定会回收。那么，比起普通成员变量使用的时候才加载，static的生命周期加长将更容易导致内存泄漏危机。

8.对象创建过程

第一次使用
1.进行判断
java在new一个对象的时候，会先查看对象所属的类有没有被加载到内存，如果没有的话，就会先通过类的全限定名来加载。加载并初始化类完成后，再进行对象的创建工作。

分为加载并初始化类和创建对象

2.加载并初始化类

java是使用双亲委派模型来进行类的加载的，所以在描述类加载过程前，我们先看一下它的工作过程：
双亲委托模型的工作过程是：如果一个类加载器（ClassLoader）收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委托给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要加载的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。
使用双亲委托机制的好处是：能够有效确保一个类的全局唯一性，当程序中出现多个限定名相同的类时，类加载器在执行加载时，始终只会加载其中的某一个类，并且不会重写String这种基层类。
1. 加载
由类加载器负责根据一个类的全限定名来读取此类的二进制字节流到JVM内部，并存储在运行时内存区的方法区，然后将其转换为一个与目标类型对应的java.lang.Class对象实例
2. 验证

格式验证：验证是否符合class文件规范
语义验证：检查一个被标记为final的类型是否包含子类；检查一个类中的final方法是否被子类进行重写；确保父类和子类之间没有不兼容的一些方法声明（比如方法签名相同，但方法的返回值不同）
操作验证：在操作数栈中的数据必须进行正确的操作，对常量池中的各种符号引用执行验证（通常在解析阶段执行，检查是否可以通过符号引用中描述的全限定名定位到指定类型上，以及类成员信息的访问修饰符是否允许访问等）
3. 准备
为类中的所有静态变量分配内存空间，并为其设置一个初始值（由于还没有产生对象，实例变量不在此操作范围内）
被final修饰的static变量（常量），会直接赋值；
4. 解析
将常量池中的符号引用转为直接引用（得到类或者字段、方法在内存中的指针或者偏移量，以便直接调用该方法），这个可以在初始化之后再执行。
解析需要静态绑定的内容。 // 所有不会被重写的方法和域都会被静态绑定
5. 初始化（先父后子）

  • 为静态变量赋值
  • 执行static代码块
    注意：static代码块只有jvm能够调用
    　　　如果是多线程需要同时初始化一个类，仅仅只能允许其中一个线程对其执行初始化操作，其余线程必须等待，只有在活动线程执行完对类的初始化操作之后，才会通知正在等待的其他线程。

因为子类存在对父类的依赖，所以类的加载顺序是先加载父类后加载子类，初始化也一样。不过，父类初始化时，子类静态变量的值也有有的，是默认值。
最终，方法区会存储当前类类信息，包括类的静态变量、类初始化代码（定义静态变量时的赋值语句 和 静态初始化代码块）、实例变量定义、实例初始化代码（定义实例变量时的赋值语句实例代码块和构造方法）和实例方法，还有父类的类信息引用。

3.创建对象

  • 1.在堆区分配对象需要的内存
    　　分配的内存包括本类和父类的所有实例变量，但不包括任何静态变量
  • 2.对所有实例变量赋默认值
    　　将方法区内对实例变量的定义拷贝一份到堆区，然后赋默认值
  • 3.执行实例初始化代码
    　　1.初始化顺序是先初始化父类再初始化子类，2.初始化时先执行实例代码块然后是构造方法
  • 4.如果有类似于Child c = new Child()形式的c引用的话，在栈区定义Child类型引用变量c，然后将堆区对象的地址赋值给它
  • 注意，dcl单例就是要volital,防止2，3步指令重排，DCL，DoubleCheckLock双重检查

9.为对象分配内存的方式

指针碰撞空闲列表

  • 虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。

    在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。假设Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”（Bump thePointer）。如果Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”（FreeList）。选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。因此，在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器时，系统采用的分配算法是指针碰撞，而使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时，通常采用空闲列表。

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10 说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法？

1.引用计数法

1.定义：引用指向对象是该对象引用计数器+1,引用结束时-1(如a=null)。如果A计数器为0,则说明该对象可以被回收。
2.特点
优点：

  • 及时回收无效内存，实时性高
  • 垃圾回收过程中无需挂起
  • 没有全局扫描，性能高

缺点：

  • 对象创建时需要更新引用计数器，耗费一部分时间
  • 浪费CPU资源,计数器统计需要实时进行
  • 无法解决循环引用问题，即使对象无效仍不会被回收

2.复制算法

缺点：不会产生空间碎片，但内存折半

  • 复制算法的核心就是，将原有的内存空间一分为二，每次只用其中的一块，在垃圾回收时，将正在使用的对象复制 到另一个内存空间中，然后将该内存空间清空，交换两个内存的角色，完成垃圾的回收。两个幸村区就是因为这个。
  • 如果内存中的垃圾对象较多，需要复制的对象就较少，这种情况下适合使用该方式并且效率比较高，反之，则不适合
  • 例如：在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。
    紧接着进行GC，在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移 动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。
    经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。这个时候，“From”和“To”会交换他们的角色，也就是新 的“To”就是上次GC前的“From”，新的“From”就是上次GC前的“To”。不管怎样，都会保证名为To的Survivor区 域是空的。
    GC会一直重复这样的过程，直到“To”区被填满，“To”区被填满之后，会将所有对象移动到年老代中。

3.标记清除法

标记清除算法，是将垃圾回收分为2个阶段，分别是标记和清除。
标记：从根节点开始标记引用的对象。
清除：未被标记引用的对象就是垃圾对象，可以被清理。
产生碎片

4.标记压缩算法

标记压缩算法是在标记清除算法的基础之上，做了优化改进的算法。和标记清除算法一样，也是从根节点开始，对对象的引用进行标记，在清理阶段，并不是简单的清理未标记的对象，而是将存活的对象压缩到内存的一端，然后 清理边界以外的垃圾，从而解决了碎片化的问题。

5.分代算法

前面介绍了多种回收算法，每一种算法都有自己的优点也有缺点，谁都不能替代谁，所以根据垃圾回收对象的特点 进行选择，才是明智的选择。
分代算法其实就是这样的，根据回收对象的特点进行选择，在jvm中，年轻代适合使用复制算法，老年代适合使用 标记清除或标记压缩算法。

posted @ 2021-02-28 02:15  八佰山兵上北坡  阅读(164)  评论(0)  编辑  收藏  举报