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Java崗位面試,JVM是對程序員基本功考察,通常會問你對JVM了解嗎???

可以分幾部分回答這個問題,首先JVM內(nèi)存劃分 | JVM垃圾回收的含義? |? 有哪些GC算法? 以及年輕代和老年代各自特點等等。

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1) JVM內(nèi)存劃分:

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①? 方法區(qū) (線程共享)? 常量? 靜態(tài)變量? JIT(即時編譯器)編譯后代碼也在方法區(qū)存放

②? 堆內(nèi)存?(線程共享) 垃圾回收的主要場地

③? 程序計數(shù)器? 當(dāng)前線程執(zhí)行的字節(jié)碼的位置指示器

④? Java虛擬機(jī)棧(棧內(nèi)存) :保存局部變量,基本數(shù)據(jù)類型以及堆內(nèi)存中對象的引用變量

⑤ 本地方法棧? (C棧):為JVM提供使用native方法的服務(wù)

通過這幅圖了解一下

JDK 1.8同JDK 1.7 最大的區(qū)別是:元數(shù)據(jù)區(qū)取代了永久代.元數(shù)據(jù)區(qū)的本質(zhì)和永久代類似,都是對JVM規(guī)范中的方法區(qū)的實現(xiàn).元數(shù)據(jù)區(qū)和永久代之間的最大區(qū)別在于:元數(shù)據(jù)區(qū)不在虛擬機(jī)中,而是在本地內(nèi)存中

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詳細(xì)了解一下各個部分

01)程序計數(shù)器(PC寄存器)

程序計數(shù)器的定義:?程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間,是當(dāng)前線程正在執(zhí)行的那一條字節(jié)碼指令的地址,若當(dāng)前線程正在執(zhí)行的是一個本地方法,那么此時程序計數(shù)器為Undefined

程序計數(shù)器的作用:

• 字節(jié)碼解釋器通過改變程序計數(shù)器來依次獲取指令,從而實現(xiàn)代碼的流程控制

• 在多線程情況下,程序計數(shù)器記錄的是當(dāng)前線程執(zhí)行的位置,從而當(dāng)線程切換回來時,就知道上次線程執(zhí)行到哪了

程序計數(shù)器的特點

• 是一塊較小的內(nèi)存空間

• 線程私有,每個線程都有自己的程序計數(shù)器

• 生命周期:隨著線程的創(chuàng)建而創(chuàng)建,隨著線程的銷毀而銷毀

• 是一個唯一不會出現(xiàn)OutOfMemoryError的內(nèi)存區(qū)域

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02)Java虛擬機(jī)棧

定義:?描述Java方法運行過程的內(nèi)存模型

Java虛擬機(jī)棧會為每一個即將運行的Java方法創(chuàng)建一塊叫做"棧幀"的區(qū)域,用于存放該方法運行過程中的一些信息,如 ： 局部變量表? /操作數(shù)棧?/動態(tài)鏈接 /方法出口信息? .............

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壓棧出棧過程:

當(dāng)方法運行過程中需要創(chuàng)建局部變量時,就將局部變量的值存入棧幀的局部變量表中

Java虛擬機(jī)棧的棧頂是當(dāng)前正在執(zhí)行的活動棧,也就是當(dāng)前正在執(zhí)行的方法,PC寄存器也會指向這個地址,只有這個活動的棧幀的本地變量可以被操作數(shù)棧操作,當(dāng)前這個棧幀中調(diào)用另一個方法,與之對應(yīng)的棧幀又會被創(chuàng)建,新創(chuàng)建的棧幀壓入棧頂,變成當(dāng)前的活動棧幀,方法結(jié)束后,當(dāng)前棧幀的返回值變成新的活動棧幀中的操作數(shù)棧的一個操作數(shù),如果沒有返回值,那么新的活動棧幀中操作數(shù)棧的操作數(shù)沒有變化

由于Java虛擬機(jī)棧是線程對應(yīng)的,數(shù)據(jù)不是共享的,因此不用關(guān)心數(shù)據(jù)一致性問題,也不會存在同步鎖的問題

特點

• 局部變量表隨著棧幀的創(chuàng)建而創(chuàng)建,它的大小在編譯時確定,創(chuàng)建時只需分配事先規(guī)定的大小即可,在方法運行的過程中,局部變量表的大小不會發(fā)生變化

• Java虛擬機(jī)棧會出現(xiàn)兩種異常:StackOverFlowError和OutOfMemoryError

• StackOverFlowError：若Java虛擬機(jī)棧的大小不允許動態(tài)擴(kuò)展,那么當(dāng)前線程請求的棧的深度超過當(dāng)前的Java虛擬機(jī)棧的最大深度時,就會拋出此異常

• OutOfMemoryError：若允許動態(tài)擴(kuò)展,那么當(dāng)前線程的請求的棧內(nèi)存用完了,無法再動態(tài)擴(kuò)展時,拋出此異常

• Java虛擬機(jī)棧也是線程私有,隨著線程創(chuàng)建而創(chuàng)建,隨著線程的結(jié)束而銷毀

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03)本地方法棧(C棧)

定義:?是為了JVM運行native方法準(zhǔn)備的空間,由于很多native方法都是用C語言實現(xiàn)的,所以通常又叫C棧,它與Java虛擬機(jī)棧實現(xiàn)的功能類似,只不過本地方法棧是描述本地方法運行過程的內(nèi)存模型

棧幀變化過程:

本地方法被執(zhí)行時,在本地方法棧也會創(chuàng)建一塊棧幀,用于存放該方法的局部變量表 /操作數(shù)棧 /動態(tài)鏈接 /方法出口 等信息; 方法結(jié)束后,相應(yīng)的棧幀也會出棧,并釋放內(nèi)存空間.也會拋出StackOverFlowError和OutOfMemoryError異常

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04) 堆

定義:?堆是用來存放對象的內(nèi)存空間,幾乎所有的對象都存儲在堆中

特點:

• 線程共享,整個Java虛擬機(jī)只有一個堆,所有線程都訪問同一個堆.

• 在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建

• 是垃圾回收的主要場地

• 進(jìn)一步可分為:新生代(Eden區(qū) From Survior To Surviror)? 老年代

• 不同的區(qū)域存放了不同生命周期的對象,這樣可以根據(jù)不同區(qū)域使用不同的垃圾回收算法,更具有針對性. 堆的大小也可以固定也可以擴(kuò)展,對于主流的虛擬機(jī),堆大小是可擴(kuò)展的,因此當(dāng)線程請求分配的內(nèi)存,但堆已滿,且內(nèi)存已無法再擴(kuò)展時,就拋出OutOfMemoryError異常

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05)方法區(qū)

定義:?Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義方法區(qū)是堆的一個邏輯部分,方法區(qū)存放以下信息：?已被虛擬機(jī)加載的類信息?/常量?/靜態(tài)變量 /即時編譯后代碼

特點:

• 線程共享.方法區(qū)是堆的一個邏輯部分,因此和堆一樣,都是線程共享,整個虛擬機(jī)中只有一個方法區(qū)

• 永久代 方法區(qū)中的信息一般需要長期存在,而且它又是堆的邏輯分區(qū),因此用堆的劃分方法,把方法區(qū)稱為"永久代"

• 內(nèi)存回收的效率低.方法區(qū)中的信息一般需要長期存在,回收一遍只有少量信息無效.主要回收的目標(biāo)是: 對常量池的回收;對類型的卸載

• Java虛擬機(jī)規(guī)范l對方法區(qū)的要求比較寬松,和堆一樣,允許固定大小.也允許動態(tài)擴(kuò)展,還允許不實現(xiàn)垃圾回收

運行時常量池:

方法區(qū)中存放:類信息? 常量? 靜態(tài)變量? 即時編譯器編譯后的代碼.常量就存放在運行時常量池中.當(dāng)類被Java虛擬機(jī)加載后,.class文件中的常量就存在方法區(qū)的運行時常量池,而且在運行期間,可以向常量池中添加新的常量,如String類的intern()方法就能在運行期間向常量池中添加字符串常量

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06) 直接內(nèi)存(堆外內(nèi)存)

直接內(nèi)存是除Java虛擬機(jī)之外的內(nèi)存,但有可能被Java使用

操作直接內(nèi)存:

在NIO中引入了一種基于通道和緩存的IO方式,他可以調(diào)用本地方法直接分配Java虛擬機(jī)之外的內(nèi)存,然后通過一個存儲在堆中的DirectByteBuffer對象直接操作該內(nèi)存,而無需將外部內(nèi)存中數(shù)據(jù)復(fù)制到堆中再進(jìn)行操作,從而提高數(shù)據(jù)操作的效率,直接內(nèi)存的大小不受Java虛擬機(jī)限制,也會拋出OutOfMemoryError異常

直接內(nèi)存和堆內(nèi)存比較：

• 直接內(nèi)存申請空間耗費更高的性能

• 直接內(nèi)存讀取IO的性能優(yōu)于普通的堆內(nèi)存

• 直接內(nèi)存的作用鏈:本地IO-->直接內(nèi)存-->本地IO

• 堆內(nèi)存的作用鏈:本地IO-->直接內(nèi)存-->非直接內(nèi)存-->直接內(nèi)存--->本地IO

• 服務(wù)器管理員在配置虛擬機(jī)參數(shù)時,會根據(jù)實際內(nèi)存設(shè)置 -Xmx等參數(shù)信息,但經(jīng)常忽略直接內(nèi)存,使得各個內(nèi)存區(qū)域總和大于物理內(nèi)存,從而導(dǎo)致動態(tài)擴(kuò)展時出現(xiàn)OutOfMemoryError

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2)類似 -Xms? -Xmn這些參數(shù)的含義

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堆內(nèi)存分配

① : JVM初始分配的內(nèi)存由-Xms指定,默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/64

②:? JVM最大分配的內(nèi)存由-Xmx指定,默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/4

③: 默認(rèn)空余堆內(nèi)存小于40%時,JVM就會增加堆直到-Xmx的最大限制;空余堆內(nèi)存大于70%時,JVM會減少堆直到-Xms的最小限制

④: 因此服務(wù)器一般設(shè)置-Xms? -Xmx相等以避免在每次GC后調(diào)整堆大小. 對象的堆內(nèi)存由垃圾回收器的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)回收

非堆內(nèi)存分配:

①:JVM使用-XX:PermSize 設(shè)置非堆內(nèi)存的初始值,默認(rèn)是物理內(nèi)存的1/64;

② :由XX:MaxPermSize設(shè)置最大非堆內(nèi)存的大小

③: -Xmn2G :設(shè)置年輕代的大小為2G

④ :-XX:SurvivorRatio ,設(shè)置年輕代中Eden區(qū)與Survivor區(qū)的比值

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3)垃圾回收的算法有哪些?

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① 引用計數(shù)法:原理是在此對象有個引用,則增加一個計數(shù),刪除一個引用則減少一個計數(shù).垃圾回收時,只收集計數(shù)為0的對象.此算法最致命的是無法處理循環(huán)引用的問題

②: 標(biāo)記-清除 :此算法分兩個階段,第一階段從引用的根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用的對象,第二階段遍歷整個堆,把未標(biāo)記的對象清除,此算法需要暫停應(yīng)用,同時產(chǎn)生內(nèi)存碎片

③: 復(fù)制算法 此算法把內(nèi)存劃分為兩個相等的區(qū)域,每次只使用一個區(qū)域,垃圾回收時,遍歷當(dāng)前使用的區(qū)域,把正在使用的對象復(fù)制到另一個區(qū)域中，算法每次只處理正在使用的對象,因此復(fù)制的成本比較小,同時復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理,不會出現(xiàn)"碎片問題",此算法的缺點也很明顯,需要兩倍的內(nèi)存空間

④: 標(biāo)記-整理:此算法結(jié)合了"標(biāo)記-清除"和"復(fù)制算法"的兩個的優(yōu)點,也是分兩個階段,第一個階段從根節(jié)點開始標(biāo)記所有被引用對象,第二階段遍歷整個堆,清除未標(biāo)記的對象并且把存活的對象"壓縮"到堆的其中一塊,按順序排放,,此算法避免"標(biāo)記-清除"的碎片問題,同時也避免"復(fù)制"的空間問題

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4)root搜索算法中,哪些可以作為root?

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• 被啟動類(bootstrap加載器)加載的類和創(chuàng)建的對象

• JavaStack中引用的對象(棧內(nèi)存中引用的對象)

• 方法區(qū)中靜態(tài)引用

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的深入浅出 Java 中 JVM 内存管理的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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