【Java实习生面试题系列】– JVM篇一

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• Day4，第五篇
• 本文章的主题是 【Java实习生面试题系列】-- JVM篇一

1. 说一下 JVM 的主要组成部分？及其作用？

JVM 将虚拟机分为5大区域，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、java堆、方法区；

• 程序计数器：线程私有的，是一块很小的内存空间，作为当前线程的行号指示器，用于记录当前虚拟机正在执行的线程指令地址；
• 虚拟机栈：线程私有的，每个方法执行的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数、动态链接和方法返回等信息，当线程请求的栈深度超过了虚拟机允许的最大深度时，就会抛出 StackOverFlowError ；
• 本地方法栈：线程私有的，保存的是native方法的信息，当一个jvm创建的线程调用native方法后，jvm不会在虚拟机栈中为该线程创建栈帧，而是简单的动态链接并直接调用该方法；
• 堆：java 堆是所有线程共享的一块内存，几乎所有对象的实例和数组都要在堆上分配内存，因此该区域经常发生垃圾回收的操作；
• 方法区：存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据。即永久代，在jdk1.8中不存在方法区了，被元数据区替代了，原方法区被分成两部分；1：加载的类信息，2：运行时常量池；加载的类信息被保存在元数据区中，运行时常量池保存在堆中；

2. 堆和栈的区别是什么？

（1）申请方式

• stack：由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量 int b; 系统自动在栈中为 b 开辟空间

• heap：需要程序员自己申请，并指明大小，在 c 中 malloc 函数，对于Java 需要手动 new Object()的形式开辟

（2）申请后系统的响应

• stack：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。

• heap：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点的空间分配给程序。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。

（3）申请大小的限制

• stack：栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在 WINDOWS 下，栈的大小是 2M（默认值也取决于虚拟内存的大小），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示 overflow。因此，能从栈获得的空间较小。

• heap：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地址的， 自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的虚拟内存。由此可见， 堆获得的空间比较灵活，也比较大。

（4）申请效率的比较

• stack：由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。

• heap：由 new 分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便。

（5）heap和stack中的存储内容

• stack：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的地址， 然后是函数的各个参数，在大多数的 C 编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变量。注意静态变量是不入栈的。

当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。

• heap：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容有程序员安排。

3. 对象的访问定位的两种方式？

• 使用 句柄访问方式，java堆将会划分出来一部分内存去来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址。而句柄中则包含对象实例数据的地址和对象类型数据（如对象的类型，实现的接口、方法、父类、field等）的具体地址信息。 优势：在对象被移动（GC中移动对象很常见）时只会改变句柄的实例数据指针，reference 本身不需要修改。
  

• 如果使用 指针访问，那么java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型的相关信息（如对象的类型，实现的接口、方法、父类、field等），而reference中存储的就是对象的地址。优势：速度快，节省了一次指针定位的时间开销，对象的访问在java中非常频繁，因此可以减少执行成本（Sun HotSpot虚拟机主要使用）。

4. 判断垃圾可以回收的方法有哪些？

判断一个对象是否存活，分为两种算法 1：引用计数法；2：可达性分析算法；

• 引用计数法

给每一个对象设置一个引用计数器，当有一个地方引用该对象的时候，引用计数器就+1，引用失效时，引用计数器就-1；当引用计数器为0的时候，就说明这个对象没有被引用，也就是垃圾对象，等待回收；
缺点：无法解决循环引用的问题，当A引用B，B也引用A的时候，此时AB对象的引用都不为0，此时也就无法垃圾回收，所以一般主流虚拟机都不采用这个方法；

• 可达性分析法

从一个被称为 GC Roots 的对象向下搜索，如果一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连接时，说明此对象不可用，在 java 中可以作为 GC Roots 的对象有以下几种：

• 虚拟机栈中引用的对象
• 方法区类静态属性引用的变量
• 方法区常量池引用的对象
• 本地方法栈JNI引用的对象

5. 被标记为垃圾的对象一定会被回收吗？

但一个对象是垃圾对象的时候，不会马上被回收，还需要进行 两次标记；

• 第一次标记：判断当前对象是否有 finalize() 方法并且该方法没有被执行过，若不存在则标记为垃圾对象，等待回收；若有的话，则进行第二次标记；

• 第二次标记：第二次标记将当前对象放入 F-Queue 队列，并生成一个 finalize 线程去执行该方法，虚拟机不保证该方法一定会被执行，这是因为如果线程执行缓慢或进入了死锁，会导致回收系统的崩溃；如果执行了 finalize 方法之后仍然没有与 GC Roots 有直接或者间接的引用，则该对象会被回收；

6. 谈谈对 Java 中引用的了解？

• 强引用：就是普通的对象引用关系，如 String s = new String("ConstXiong")
• 软引用：用于维护一些可有可无的对象。只有在内存不足时，系统则会回收软引用对象，如果回收了软引用对象之后仍然没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。SoftReference 实现
• 弱引用：相比软引用来说，要更加无用一些，它拥有更短的生命周期，当 JVM 进行垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象。WeakReference 实现
• 虚引用：虚引用是一种形同虚设的引用，在现实场景中用的不是很多，它主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动。PhantomReference 实现

7. 常用的垃圾收集算法有哪些？

深入理解Java虚拟机 – 引用和垃圾收集算法

8. 分代收集下的新生代和老年代应该采用什么样的垃圾回收算法？

• 新生代：标记 - 复制算法，因为新生代存活对象较少，被回收的垃圾对象占绝大部分。
• 老年代：标记 - 整理算法、标记 - 清除算法。

9. 常用的垃圾收集器有哪些？

深入理解Java虚拟机 – 经典垃圾收集器

今天的面试题包含了一些大厂面试必备的JVM组成部分、垃圾回收算法和垃圾回收器重点面试题，如果你是一位想要进大厂的校招生的话，那么这些肯定是都要懂的，总结面试题也花费了我不少时间，所以说总结不易，如果你感觉对你有帮助的话，请你三连支持，后面的文章会一点点更新。祝大家 offer 连连！！！