字节面试官：答上这32道JVM面试题，我直接让你过关

Java架构师联盟 08-13 341

前言：

而今看官们对“byte初始化java”大体比较珍视，兄弟们都想要学习一些“byte初始化java”的相关内容。那么小编在网上网罗了一些关于“byte初始化java””的相关内容，希望同学们能喜欢，姐妹们一起来学习一下吧！

1、Serial垃圾收集器（单线程、复制算法)

Serial(英文连续）是最基本垃圾收集器，使用复制算法，曾经是JDK1.3.1之前新生代唯一的垃圾收集器。Serial是一个单线程的收集器，它不但只会使用一个CPU或一条线程去完成垃圾收集工作，并且在进行垃圾收集的同时，必须暂停其他所有的工作线程，直到垃圾收集结束。

Serial垃圾收集器虽然在收集垃圾过程中需要暂停所有其他的工作线程，但是它简单高效，对于限定单个CPU环境来说，没有线程交互的开销，可以获得最高的单线程垃圾收集效率，因此Serial垃圾收集器依然是java虚拟机运行在Client模式下默认的新生代垃圾收集器。

2、ParNew垃圾收集器(Serial+多线程)

ParNew垃圾收集器其实是Serial收集器的多线程版本，也使用复制算法，除了使用多线程进行垃圾收集之外，其余的行为和Serial收集器完全一样，ParNew垃圾收集器在垃圾收集过程中同样也要暂停所有其他的工作线程。

ParNew 收集器默认开启和CPU数目相同的线程数，可以通过-XX:ParalleGCThreads参数来限制垃圾收集器的线程数。【Parallel :平行的】

ParNew虽然是除了多线程外和Serial收集器几乎完全一样，但是ParNew垃圾收集器是很多java虚拟机运行在Server模式下新生代的默认垃圾收集器。

3、Parallel Scavenge收集器（多线程复制算法、高效)

Parallel Scavenge收集器也是一个新生代垃圾收集器，同样使用复制算法，也是一个多线程的垃圾收集器，它重点关注的是程序达到一个可控制的吞吐量( Thoughput，CPU用于运行用户代码的时间/CPU总消耗时间，即吞吐量=运行用户代码时间/(运行用户代码时间+垃圾收集时间)），高吞吐量可以最高效率地利用CPU时间，尽快地完成程序的运算任务，主要适用于在后台运算而不需要太多交互的任务。自适应调节策略也是ParallelScavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别。

4、Serial Old收集器（单线程标记整理算法)

Serial Oold是Serial垃圾收集器年老代版本，它同样是个单线程的收集器，使用标记-整理算法，这个收集器也主要是运行在Client默认的java 虚拟机默认的年老代垃圾收集器。在Server模式下，主要有两个用途︰

1.在JDK1.5之前版本中与新生代的Parallel Scavenge收集器搭配使用。

⒉作为年老代中使用CMS收集器的后备垃圾收集方案。新生代Serial与年老代Serial Old搭配垃圾收集过程图:

新生代Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器工作原理类似，都是多线程的收集器，都使用的是复制算法，在垃圾收集过程中都需要暂停所有的工作线程。新生代 ParallelScavenge/ParNew与年老代Serial Old搭配垃圾收集过程图:

5、Parallel Old收集器（多线程标记整理算法)

Parallel Old 收集器是Parallel Scavenge的年老代版本，使用多线程的标记-整理算法，在JDK1.6才开始提供。

在JDK1.6之前，新生代使用ParallelScavenge收集器只能搭配年老代的Serial Old 收集器，只能保证新生代的吞吐量优先，无法保证整体的吞吐量，Parallel Old 正是为了在年老代同样提供吞吐量优先的垃圾收集器，如果系统对吞吐量要求比较高，可以优先考虑新生代

Parallel Scavenge和年老代Parallel Old 收集器的搭配策略。

新生代Parallel Scavenge和年老代Parallel Old 收集器搭配运行过程图

6、CMS收集器（多线程标记清除算法)

Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其最主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，和其他年老代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。CMS工作机制相比其他的垃圾收集器来说更复杂。整个过程分为以下4个阶段:

初始标记

只是标记一下GC Roots能直接关联的对象，速度很快，仍然需要暂停所有的工作线程。

并发标记

进行GC Roots 跟踪的过程，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。

重新标记

为了修正在并发标记期间，因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，仍然需要暂停所有的工作线程。

并发清除

清除GC Roots不可达对象，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。由于耗时最长的并发标记和并发清除过程中，垃圾收集线程可以和用户现在一起并发工作，所以总体上来看CMS收集器的内存回收和用户线程是一起并发地执行。CMS收集器工作过程

7、G1收集器

Garbage first垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果，相比与CMS 收集器，G1收集器两个最突出的改进是︰

基于标记-整理算法，不产生内存碎片。可以非常精确控制停顿时间，在不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收。G1收集器避免全区域垃圾收集，它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，并且跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保G1收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率8、JVM类加载机制

JVM类加载机制分为五个部分︰加载，验证，准备，解析，初始化，下面我们就分别来看一下这五个过程。

加载

加载是类加载过程中的一个阶段，这个阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的入口。注意这里不一定非得要从一个Class文件获取，这里既可以从ZlIP包中读取(比如从jar包和war包中读取），也可以在运行时计算生成(动态代理），也可以由其它文件生成(比如将JSP文件转换成对应的Class类)。

验证

这一阶段的主要目的是为了确保Class文件的字节流中包含的信息是否符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

准备

准备阶段是正式为类变量分配内存并设置类变量的初始值阶段，即在方法区中分配这些变量所使用的内存空间。注意这里所说的初始值概念，比如一个类变量定义为∶

实际上变量v在准备阶段过后的初始值为О而不是8080，将v赋值为8080的put static指令是程序被编译后，存放于类构造器方法之中。

但是注意如果声明为︰

public static final int v = 8080;

在编译阶段会为v生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080。

解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的:

pub1ic static int v = 8080;

实际上变量v在准备阶段过后的初始值为О而不是8080，将v赋值为808O的put static.指令是程序被编译后，存放于类构造器方法之中。但是注意如果声明为︰

在编译阶段会为v生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080。

解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的︰

public static final int v = 8080;

在编译阶段会为v生成ConstantValue属性，在准备阶段虚拟机会根据ConstantValue属性将v赋值为8080。

解析

解析阶段是指虚拟机将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。符号引用就是class文件中的:

1.CONSTANT_Class_info

2.CONSTANT_Field_info

3.CONSTANT_Method_info

等类型的常量。

符号引用

符号引用与虚拟机实现的布局无关，引用的目标并不一定要已经加载到内存中。各种虚拟机实现的内存布局可以各不相同，但是它们能接受的符号引用必须是一致的，因为符号引用的字面量形式明确定义在Java 虚拟机规范的Class文件格式中。

直接引用

直接引用可以是指向目标的指针，相对偏移量或是一个能间接定位到目标的句柄。如果有了直接引用，那引用的目标必定已经在内存中存在。

初始化

初始化阶段是类加载最后一个阶段，前面的类加载阶段之后，除了在加载阶段可以自定义类加载器以外，其它操作都由JVM主导。到了初始阶段，才开始真正执行类中定义的Java程序代码。

类构造器

初始化阶段是执行类构造器方法的过程。方法是由编译器自动收集类中的类变量的赋值操作和静态语句块中的语句合并而成的。虚拟机会保证子方法执行之前，父类的方法已经执行完毕，如果一个类中没有对静态变量赋值也没有静态语句块，那么编译器可以不为这个类生成)方法。注意以下几种情况不会执行类初始化∶

1.通过子类引用父类的静态字段，只会触发父类的初始化，而不会触发子类的初始化。

2.定义对象数组，不会触发该类的初始化。

3.常量在编译期间会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用定义常量的类，不会触发定义常量所在的类。

4.通过类名获取Class对象，不会触发类的初始化。

5.通过Class.forName加载指定类时，如果指定参数initialize为 false时，也不会触发类初始化，其实这个参数是告诉虚拟机，是否要对类进行初始化。

6.通过ClassLoader默认的loadClass方法，也不会触发初始化动作。

9、类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到JVM外部实现，以便让应用程序决定如何获取所需的类，JVM提供了3种类加载器︰

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

负责加载JAVAHOMElib目录中的，或通过-×bootcasspath参数指定路径中的，且被虚拟机认可（按文件名识别，如rt.jar)的类。

扩展类加载器(Extension ClassLoader)

负责加载JAVA_HOMENliblext目录中的，或通过java.ext.dirs系统变量指定路径中的类库。应用程序类加载器(Application ClassLoader) :

负责加载用户路径( classpath )上的类库。JMM通过双亲委派模型进行类的加载，当然我们也可以通过继承java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

10、双亲委派

当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候（在它的加载路径下没有找到所需加载的Class ) ，子类加载器才会尝试自己去加载。

采用双亲委派的一个好处是比如加载位于rt.jar包中的类java.lang.Qbject，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样一个Object对象

11、oSGI (动态模型系统)

oSGi(Open Service Gateway Ilnitiative)，是面向Java的动态模型系统，是Java动态化模块化系统的一系列规范。

12、动态改变构造

OSGi服务平台提供在多种网络设备上无需重启的动态改变构造的功能。为了最小化耦合度和促使这些耦合度可管理，OSGi技术提供一种面向服务的架构，它能使这些组件动态地发现对方。

13、模块化编程与热插拔

0SGi旨在为实现Java程序的模块化编程提供基础条件，基于OSGi的程序很可能可以实现模块级的热插拔功能，当程序升级更新时，可以只停用、重新安装然后启动程序的其中一部分，这对企业级程序开发来说是非常具有诱惑力的特性。

OSGi描绘了一个很美好的模块化开发目标，而且定义了实现这个目标的所需要服务与架构，同时也有成熟的框架进行实现支持。但并非所有的应用都适合采用OSGi作为基础架构，它在提供强大功能同时，也引入了额外的复杂度，因为它不遵守了类加载的双亲委托模型。

14、JVM内存模型

线程独占:栈,本地方法栈,程序计数器线程共享:堆,方法区

15、栈

又称方法栈,线程私有的,线程执行方法是都会创建一个栈阵,用来存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息.调用方法时执行入栈,方法返回式执行出栈.

16、本地方法栈

与栈类似,也是用来保存执行方法的信息.执行Java方法是使用栈,执行Native方法时使用本地方法栈.

17、程序计数器

保存着当前线程执行的字节码位置,每个线程工作时都有独立的计数器,只为执行Java方法服务,执行Native方法时程序计数器为空.

18、堆

JVM内存管理最大的一块对被线程共享目的是存放对象的实例几乎所欲的对象实例都会放在这里,当堆没有可用空间时,会抛出OOM异常根据对象的存活周期不同JVM把对象进行分代管理,由垃圾回收器进行垃圾的回收管理

19、方法区

又称非堆区,用于存储已被虚拟机加载的类信息,常量静态变量,即时编译器优化后的代码等数据.1.7的永久代和1.8的元空间都是方法区的一种实现。

20、分代回收

分代回收基于两个事实:大部分对象很快就不使用了,还有一部分不会立即无用,但也不会持续很长时间

年轻代->标记-复制

老年代->标记-清除

21、堆和栈的区别

栈是运行时单位，代表着逻辑，内含基本数据类型和堆中对象引用，所在区域连续，没有碎片﹔堆是存储单位，代表着数据，可被多个栈共享（包括成员中基本数据类型、引用和引用对象），所在区域不连续，会有碎片。

1、功能不同

栈内存用来存储局部变量和方法调用，而堆内存用来存储Java中的对象。无论是成员变量，局部变量，还是类变量，它们指向的对象都存储在堆内存中。

2、共享性不同

栈内存是线程私有的。堆内存是所有线程共有的。

3、异常错误不同

如果栈内存或者堆内存不足都会抛出异常。栈空间不足:java.lang.StackOverFlowError。堆空间不足:java.lang.OutOfMemoryError,

4、空间大小

栈的空间大小远远小于堆的

75、什么时候会触发FullGC

除直接调用System.gc外，触发Full GC执行的情况有如下四种。

1.旧生代空间不足

旧生代空间只有在新生代对象转入及创建为大对象、大数组时才会出现不足的现象，当执行Full GC后空间仍然不足，则抛出如下错误∶

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

为避免以上两种状况引起的FulIGC，调优时应尽量做到让对象在Minor GC阶段被回收、让对象在新生代多存活一段时间及不要创建过大的对象及数组。

2.Permanet Generation空间满

PermanetGeneration中存放的为一些class的信息等，当系统中要加载的类、反射的类和调用的方法较多时，Permanet Generation可能会被占满，在未配置为采用CMSGC的情况下会执行Full GC。如果经过FulGC仍然回收不了，那么JVM会抛出如下错误信息︰java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

为避免Perm Gen占满造成Full GC现象，可采用的方法为增大Perm Gen空间或转为使用CMSGC.

3.CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure

对于采用CMS进行旧生代GC的程序而言，尤其要注意GC日志中是否有promotion failed和concurrent mode failure两种状况，当这两种状况出现时可能会触发Full GC。

promotionfailed是在进行Minor GC时，survivor space放不下、对象只能放入旧生代，而此时旧生代也放不下造成的;concurrentmode failure是在执行CMS GC的过程中同时有对象要放入旧生代，而此时旧生代空间不足造成的。

应对措施为∶增大survivorspace、旧生代空间或调低触发并发GC的比率，但在JDK 5.0+、6.0+的版本中有可能会由于JDK的bug29导致CMS在remark完毕后很久才触发sweeping动作。对于这种状况，可通过设置-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=5(单位为ms )来避免。

4.统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间

这是一个较为复杂的触发情况，Hotspot为了避免由于新生代对象晋升到旧生代导致旧生代空间不足的现象，在进行Minor GC时，做了一个判断，如果之前统计所得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于旧生代的剩余空间，那么就直接触发Full GC.

例如程序第一次触发MinorGC后，有6MB的对象晋升到旧生代，那么当下一次Minor GC发生时，首先检查旧生代的剩余空间是否大于6MB，如果小于6MB，则执行Full GC。

当新生代采用PSGC时，方式稍有不同，PS GC是在Minor GC后也会检查，例如上面的例子中第一次Minor GC后，PSGC会检查此时日生代的剩余空间是否大于6MB，如小于，则触发对旧生代的回收。除了以上4种状况外，对于使用RMI来进行RPC或管理的Sun JDK应用而言，默认情况下会一小时执行一次Full GC。可通过在启动时通过- java-Dsun.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000来设置Full GC执行的间隔时间或通过-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI调用System.gc

22、对象分配规则

1.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。

2.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)。

3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。

4.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。

5.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

23、描述一下JVM加载class文件的原理机制?

JVM中类的装载是由类加载器(ClassLoader )和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。

由于java的跨平台性，经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序，而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。

类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。

当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备(为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用)三个步骤。最后JVM对类进行初始化，

包括:

1如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类;

2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括∶根加载器( Bootstrap)、扩展加载器(Extension)、系统加载器(System )和用户自定义类加载器( java.lang.ClassLoader的子类)。

从Java 2 (JDK 1.2)开始，类加载过程采取了父亲委托机制(PDM )。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。下面是关于几个类加载器的说明

Bootstrap :一般用本地代码实现，负责加载JVM基础核心类库( rt.jar ) ;

Extension : 从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap ;

System:又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变量classpath或者系统属性jva.class.path所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认父加载器。

24、Java对象创建过程

1.JVM遇到一条新建对象的指令时首先去检查这个指令的参数是否能在常量池中定义到一个类的符号引用。然后加载这个类(类加载过程在后边讲)

⒉.为对象分配内存。一种办法"指针碰撞"、一种办法"空闲列表”，最终常用的办法"本地线程缓冲分配(TLAB)"3.将除对象头外的对象内存空间初始化为0

4.对对象头进行必要设置

25、简述Java的对象结构

Java对象由三个部分组成:对象头、实例数据、对齐填充。

对象头由两部分组成，第一部分存储对象自身的运行时数据︰哈希码、GC分代年龄、锁标识状态、线程持有的锁、偏向线程ID(一般占32/64 bit)。第二部分是指针类型，指向对象的类元数据类型(即对象代表哪个类)。如果是数组对象，则对象头中还有一部分用来记录数组长度。

实例数据用来存储对象真正的有效信息（包括父类继承下来的和自己定义的)对齐填充:JVM要求对象起始地址必须是8字节的整数倍（8字节对齐)

26、如何判断对象可以被回收

判断对象是否存活一般有两种方式:

引用计数︰每个对象有一个引用计数属性，新增一个引用时计数加1，引用释放时计数减1，计数为0时可以回收。此方法简单，无法解决对象相互循环引用的问题。

可达性分析(Reachability Analysis ):从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的，不可达对象。

27、JVM的永久代中会发生垃圾回收么

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。请参考下Java8∶从永久代到元数据区(注:Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区)

28、垃圾收集算法

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。

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。

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

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

29、调优命令有哪些?

Sun JDK监控和故障处理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo

1. jps ， JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程。

2.jstat , JM statistics Monitoring是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

3. jmap , JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件

4. jhat , JM Heap Analysis Tool命令是与jmap搭配使用，用来分析jmap生成的dump , jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump的分析结果后，可以在浏览器中查看