面试~jvm(JVM内存结构、类加载、双亲委派机制、对象分配,了解垃圾回收)
一、JVM内存结构
▷ 谈及内存结构各个部分的数据交互过程:还可以再谈及生命周期、数据共享;是否GC、是否OOM
答:jvm 内存结构包括程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区;它是字节码运行时的数据区,针对字节码,就会有一个具体的分配。
- 对于
类信息本身
,需要把它存储在方法区;- 针对字节码对应的
类要执行
的时候,相应的还需要new 对象
,就需要在堆空间 new 对象;- 对应的执行过程中,都是一些
方法的调用
,需要在虚拟机栈分配栈帧,代表一个一个的方法的调用。- 在整个过程中需要用到程序计数器,来记录虚拟机栈的对应的每个
线程执行到哪一行
了。■ 对应jvm内存结构各部分的生命周期,堆、方法区是和 jvm生命周期一致的;而 pc寄存器、栈、本地方法栈是和线程生命周期一致的。所以,这个堆、方法区,数据可以共享;而pc寄存器、栈、本地方法栈是线程私有的,不共享;
■ 其中堆、方法区 会GC、OOM;而pc寄存器不GC,不OOM;栈、本地方法栈不会GC,会OOM;
简图:
二、类加载
1、类的加载过程
答:类加载包括三个阶段:加载、链接、初始化,其中链接还包括了验证、准备、解析。
加载阶段:首先通过类全限定名获取到类的二进制字节流,然后将字节流对应的静态存储结构转化成方法区运行时的数据结构;接着在内存生成一个Class对象;
链接阶段:验证,保证了虚拟机的安全;准备,为类变量分配内存并设置默认初始值;解析,将常量池的符号引用转化成直接引用。
初始化阶段:目的是执行类变量、静态代码块。
2、类加载器
答:官方是将类加载器分为两种:引导类加载器、自定义类加载器;详细划分的话,包括:引导类加载器、扩展类加载器、应用程序类加载器、用户自定义类加载器。
除了引导类加载器,其他类加载器都直接或或间接继承 ClassLoader;这个引导类加载器是用C或C++语言写的,用来加载Java的核心库(java、javax、sun包);
继承关系是启动类是根父类,扩展类继承它,然后应用程序类继承扩展类加载器,用户自定义的类加载器继承应用程序类加载器。
三、双亲委派机制
1、双亲委派机制
答:jvm 对 class 文件是按需加载,需要使用到该类才会把该类的class文件加载到内存生成Class对象。加载类的class文件就是使用双亲委派模式,即把请求交给父类处理。它是一种任务委派模式。
2、工作原理-向上委派
- 如果一个类加载器收到类加载请求,它并不会自己先去加载,而是把这个请求委托给父类的加载器去执行;
- 如果父类加载器还存在其父类加载器,则进一步向上委托,依次递归,请求最终将到达顶层的启动类加载器;
- 如果父类加载器可以完成类加载任务,就成功返回,倘若父类加载器无法完成此加载任务,子加载器才会尝试自己去加载,这就是双亲委派模式。
3、双亲委派的优势
- 避免类的重复加载
- 保护程序安全,防止核心API被随意篡改; 这种保护作用也是"沙箱安全机制"
- 比如自定义类:java.lang.String 和 java 核心的 String 重复且冲突了
四、对象分配
1、对象分配过程以及YGC、FGC
- 针对幸存者s0,s1区的总结:复制之后有交换,谁空谁是to
- 关于垃圾回收:频繁在新生区收集,很少在老年代收集,几乎不再永久代和元空间进行收集
- 新生代采用复制算法的目的:减少内存碎片
五、了解垃圾回收
1、垃圾回收概述
(1) 什么是垃圾?
- 垃圾:运行程序中没有任何指针指向的对象。
(2) 为什么需要GC?
- 不GC,导致内存可能会消耗完;没有GC,不能保证应用程序的正常执行。通过gc,jvm会将整理出来的内存分配给新的对象。
2、垃圾回收相关算法
- 标记阶段:引用计数算法、可达性分析算法 ▷识别、标记对象是死亡对象(垃圾)
- 清除阶段:标记-清除算法、复制算法、标记-压缩算法
(1) 标记阶段的算法
■ 引用计数算法
- 问题:循环引用,导致内存泄露
■ 可达性分析算法
-
思路:以根对象集合(GC Roots) 为起始点,搜索连接的目标对象是否可达,不可达,标记为垃圾对象。
这个搜索过程走过的路径称为引用链。
GC Roots可以是哪些? ▷各种引用对象(栈引用对象、本地方法栈引用对象、方法区静态属性引用对象、字符串常量池引用对象)
(2) 清除阶段的算法:
■ 标记-清除算法:
- 标记:沿着GC roots 集合中的根节点遍历可达,可达标记为可达对象。一般是在对象的 Header 中标记为可达对象。【注意:
标记的是可达对象,不是垃圾对象
】 - 清除:对堆内存进行遍历,发现Header中没有标记为可达对象的,进行回收。
优缺点:
- 优点:基础、常见
- 缺点:效率不高;产生内存碎片;GC时,需要停止整个应用程序(STW),用户体验差。
■ 复制算法:
- 使用前提:复制算法的高效性是建立在存活对象少、垃圾对象多的前提下的。
- 比如新生代的对象都是"朝生夕死",幸存区就是使用的是复制算法。
优缺点:
- 优点:没有标记和清除过程,实现简单,运行高效; 复制过去以后保证空间的连续性,不会出现“碎片”问题。
- 缺点:需要两倍的内存空间。
■ 标记-压缩(整理)算法:
优缺点:
- 优点:消除了标记-清除算法当中,内存区域分散的缺点,消除了复制算法当中,内存减半的高额代价。
- 缺点:从效率上来说,标记-整理算法要低于复制算法。 移动对象的同时,如果对象被其他对象引用,则还需要调整引用的地址
3、对比清除阶段三种算法效率、内存利用率:
4、堆常见面试题-说一下 MinorGC、MajorGC、FullGC 的区别?
- Minor GC:新生代的GC
- Major GC:老年代的GC
- Full GC:整堆收集,收集整个Java堆和方法区的垃圾收集
Hotspot VM的GC分为两大种类型:一种是部分收集(Partial GC),一种是整堆收集(FullGC)
部分收集:不是完整收集整个Java堆的垃圾收集。其中又分为:
- 新生代收集(MinorGC/YoungGC):只是新生代的垃圾收集
老年代收集(MajorGC/o1dGC):只是老年代的圾收集。
- 混合收集(MixedGC):收集整个新生代以及部分老年代的垃圾收集。
整堆收集(FullGC):收集整个java堆和方法区的垃圾收集。
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