JVM内存面试总结

1.JVM内存结构

程序运行时，java虚拟机将内存划分为以下几个区域。其中，线程私有的有：程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈；线程共享的有：堆，方法区，直接内存

• 程序计数器：获取下一条指令的地址，实现程序的流程控制；在多线程情况下，用来记录当前线程执行的位置，使线程切换回来时能定位到该位置。它是唯一不会发生outofmemory内存溢出的地方。
• 虚拟机栈和本地方法栈：生命周期和线程一致，栈中存放的是栈帧，一个函数一个栈帧，每个栈帧中存在 局部变量表（基本数据类型和对象引用），操作数栈，动态链接，方法出口信息。
  栈中会出现两种异常：
  1.stackoverflowerror 栈溢出：若内存大小不允许动态拓展，且当前线程申请的栈的深度大于栈的最大深度时，会发生栈溢出
  2.OutOfMemery（内存溢出）:若内存大小允许动态拓展，当前栈内存不够用，无法动态拓展时，发生内存溢出。
• 堆：

1. 内存中最大的一块，唯一作用就是存储对象的实例，几乎所有对象和数组在这里分配内存.
2. 另外，它是垃圾回收的主要地方。为了提升gc效率，通常我们对堆进行分代，新生代和老年代，新生代分为伊甸园区，存活区s0，s1，比例为8:1:1,每次留一块s区作为复制的备份内存，并将老年代作为分配担保区。大部分对象首先被分配到新生代，一次gc后存活对象进入s0或s1区，且年龄加1，默认当年龄加到15时，进入老年代，这可进入老年代的阈值，可以通过设置参数
   -maxtunuringthreshold来调整。另外，大对象和长期存活对象会直接进入老年代。
3. 不同代采用不同的垃圾回收算法。比如新生代每次gc都会有大量对象被回收，因此选用复制算法，老年代对象存活几率比较高，没有额外的分配担保区，因此选用标记整理法，只有cms采用标记清除。

• 方法区
  存储被jvm加载的类信息，常量，静态变量和编译后的代码等数据，是线程共享的。JDK1.8后被元空间取代，位于直接内存中。替换的原因，一是方法区有jvm设置了固定大小上限，无法调整，而元空间使用直接内存，之受限于本机内存大小，不会发生OOM。
• 常量池
  1.1.8以前放在方法区，大小受限于方法区。1.8以后放在堆中，主要由字面量（字符串，基本数据类型的值，常量值）和符合引用组成。
• 直接内存
  直接内存不是运行时数据区第一部分，也不是jvm规范定义的内存，它的分配不会受到堆的限制，但他受本机内存总大小的和处理器寻址空间的限制。

2. java创建对象的步骤

1. 类加载检查：先检查对象所属类是否已经被加载，解析，初始化过，如果没有，先进行类的加载
2. 分配内存：为对象分配内存，两种分配方式：指针碰撞（适用于堆内存规整）和 空闲列表（堆内存不规整）
3. 初始化0值：除对象头以外，内存空间都初始化为0值。
4. 设置对象头：设置一些类的信息放在对象头中。如类的元数据信息，这个对象是哪个类的实例，对象的哈希码，对象gc年龄等。
5. 执行init方法：对对象真正初始化。

3 . 对象的内存布局

主要分为三部分：对象头，实例数据，对象对齐。
对象头一是运行时数据信息，如对象哈希码，对象gc年龄，锁状态等，二是类型指针，指向类元数据。

4. 对象访问方式

1. 使用句柄：在内存中开辟句柄池，栈中引用存放对象的句柄地址，句柄中包含堆中对象的实例数据，以及方法区中对象的类型数据。
2. 直接指针：栈中引用存放对象的地址，堆中包含了实例数据，另外对象头中存放了方法区中对象类型数据的地址。
   
   

5. 如何判断对象是否死亡

引用计数法
给对象设置一个计数器，当对象被引用时，计数器+1，当引用失效，计数器-1，当计数器为0时，该对象不再被引用。
可达性分析算法
引用计数法无法解决循环引用产生的问题，即两个对象互相引用对方，虽然对象不能再被引用了，但是计数器不为0，他们无法被回收。
因此采取可达性分析法解决该问题。通过一系列的成为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索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，则说明此对象不可达。

6. GC什么时候回收垃圾

对于方法区中的常量和类，用引用计数判断一个常量没有任何对象引用它，它就可以被回收了。而对于类，如果可以判定它为无用类，就可以被回收了。
对于堆中的对象，主要用可达性分析判断一个对象是否还存在引用，如果该对象没有任何引用就应该被回收。根据实际对引用的不同需求，又分成了 4 种引用，每种引用的回收机制也是不同的。

1. 强引用：new的对象，只要强引用还在，gc永远不会回收该引用。
2. 软引用：描述一些还有用但非必须的对象，只有内存溢出时，才对它进行回收。
3. 弱引用：程度比软引用弱一点，只要gc发现了该引用，无论内存是否够，都对他进行回收。
4. 虚引用：引用形同虚设，不会决定对象的生命周期，在任何时候都可以被回收。

7.如何判断一个类是无用的类?

• 堆中没有该类的任何实例
• 该类的ClassLoder被回收
• 该类的java.lang.class对象没有被引用，无法通过反射访问该类的方法

8. 垃圾收集算法

• 标记-清除算法
  首先标记所有需要回收的对象，然后后统一回收所有被标记的对象。它是最基础的收集算法，后续的算法都是对其不足进行改进得到。
  但带来两个明显的问题：
  效率不高
  空间问题（会产生大量不连续的碎片）
  
• 复制算法
  为了解决效率问题，有了“复制”收集算法。它将内存分为大小相同的两块，每次使用其中的一块，使用完后，就将还活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉。
  
• 标记-整理算法
  标记所有存活的对象，让所有存活对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
  
• 分代收集算法
  堆被分为新生代和老年代，根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。

9.类的加载过程

加载->连接->初始化（其中连接包括：验证，准备，解析）

• 加载：（主要完成三件事）

1. 通过全类名获取类的二进制字节流
2. 将类的静态存储结构转化为运行时数据结构
3. 在内存中生成类的class对象，作为方法区的入口

• 验证
  对元数据，文件格式，字节码，符号引用等验证正确性
• 准备
  在方法区中为类变量分配内存，并初始化为0
• 解析
  将符号引用转为直接引用
• 初始化
  执行类的clinit()方法，真正的初始化

10. 知道哪些类加载器?

除了 BootstrapClassLoader 其他类加载器均由 Java 实现且全部继承自java.lang.ClassLoader：

BootstrapClassLoader(启动类加载器) ：最顶层的加载类，由C++实现，负责加载 /lib目录下的jar包和类或者。
ExtensionClassLoader(扩展类加载器) ：主要负责加载目录/lib/ext 目录下的jar包和类
AppClassLoader(应用程序类加载器) :面向我们用户的加载器，负责加载当前应用classpath下的所有jar包和类。

11. 双亲委派模型知道吗？能介绍一下吗?

每一个类都有一个对应它的类加载器。系统默认使用 双亲委派模型 。
在类加载的时候，系统会首先判断当前类是否被加载过。已经被加载的类会直接返回，否则才会尝试加载。
如果没有加载，首先会将类加载转发给父类加载器的 loadClass() 处理，一直转发到启动类加载器 。当父类加载器无法处理时，才由自己来处理。当父类加载器为null时，null并不代表没有父类加载器，而是启动类加载器。

优点：

1. 避免类的重复加载（相同类被不同类加载器加载会产生不同的类），保证程序的稳定运行
2. 保证核心API不被修改

破坏双亲委派机制：重载loadClass()方法
自定义类加载器：继承loadClass()，重写findClass()，调用defineClass()方法

12. 类什么时候被初始化？

1）创建类的实例，也就是 new 一个对象
2）访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值
3）调用类的静态方法
4）反射（Class.forName(“com.lyj.load”)）
5）初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）
6） JVM 启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类

13. 类的初始化步骤：

1）如果这个类还没有被加载和链接，那先进行加载和链接
2）假如这个类存在直接父类，并且这个类还没有被初始化（注意：在一个类加载器中，类只能初始化一次），那就初始化直接的父类（不适用于接口）
3)加入类中存在初始化语句（如 static 变量和 static 块），那就依次执行这些初始化语句。

14. 获得一个类对象有哪些方式？

1. 类型.class，例如： String.class
2. 对象.getClass()，例如：” hello” .getClass()
3. Class.forName()，例如： Class.forName(“java.lang.String” )

15 .创建对象的几种方式

1. new关键字创建
2. 调用对象的clone的方法
3. 利用反射，调用Class类的或者Constructor类newInstance()方法
4. 用反序列化，调用ObjectInputStream类的readObject()方法