JVM面試題
Java面試題
什么是Java虛擬機(jī)？為什么Java被稱作是“平臺(tái)無(wú)關(guān)的編程語(yǔ)言”？
Java虛擬機(jī)是一個(gè)可以執(zhí)行Java字節(jié)碼的虛擬機(jī)進(jìn)程乔夯。Java源文件被編譯成能被Java虛擬機(jī)執(zhí)行的字節(jié)碼文件。
Java被設(shè)計(jì)成允許應(yīng)用程序可以運(yùn)行在任意的平臺(tái)，而不需要程序員為每一個(gè)平臺(tái)單獨(dú)重寫或者是重新編譯他匪。Java虛擬機(jī)讓這個(gè)變?yōu)榭赡埽驗(yàn)樗赖讓佑布脚_(tái)的指令長(zhǎng)度和其他特性夸研。
Java內(nèi)存結(jié)構(gòu)邦蜜？
方法區(qū)和堆是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域；而java棧亥至、本地方法棧和程序員計(jì)數(shù)器是運(yùn)行是線程私有的內(nèi)存區(qū)域悼沈。
- Java堆（Heap）,是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊贱迟。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建絮供。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例衣吠，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。
- 方法區(qū)（Method Area）,方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣壤靶，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域缚俏，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量萍肆、靜態(tài)變量袍榆、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
- 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）,程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間塘揣，它的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器包雀。
- JVM棧（JVM Stacks）,與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的亲铡，它的生命周期與線程相同才写。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作棧奖蔓、動(dòng)態(tài)鏈接赞草、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程吆鹤，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程厨疙。
- 本地方法棧（Native Method Stacks）,本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)疑务，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)沾凄。
解釋內(nèi)存中的棧(stack)、堆(heap)和方法區(qū)(method area)的用法
通常我們定義一個(gè)基本數(shù)據(jù)類型的變量知允，一個(gè)對(duì)象的引用撒蟀，還有就是函數(shù)調(diào)用的現(xiàn)場(chǎng)保存都使用JVM中的棧空間温鸽；而通過(guò)new關(guān)鍵字和構(gòu)造器創(chuàng)建的對(duì)象則放在堆空間保屯，堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，由于現(xiàn)在的垃圾收集器都采用分代收集算法涤垫，所以堆空間還可以細(xì)分為新生代和老生代姑尺，再具體一點(diǎn)可以分為Eden、Survivor（又可分為From Survivor和To Survivor）蝠猬、Tenured股缸；方法區(qū)和堆都是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)已經(jīng)被JVM加載的類信息吱雏、常量敦姻、靜態(tài)變量瘾境、JIT編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)；程序中的字面量（literal）如直接書寫的100镰惦、"hello"和常量都是放在常量池中迷守，常量池是方法區(qū)的一部分，旺入。椂以洌空間操作起來(lái)最快但是棧很小，通常大量的對(duì)象都是放在堆空間茵瘾，棧和堆的大小都可以通過(guò)JVM的啟動(dòng)參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)整礼华，棧空間用光了會(huì)引發(fā)StackOverflowError拗秘，而堆和常量池空間不足則會(huì)引發(fā)OutOfMemoryError圣絮。
String str = new String("hello");
上面的語(yǔ)句中變量str放在棧上，用new創(chuàng)建出來(lái)的字符串對(duì)象放在堆上雕旨，而"hello"這個(gè)字面量是放在方法區(qū)的扮匠。
補(bǔ)充1：較新版本的Java（從Java 6的某個(gè)更新開(kāi)始）中，由于JIT編譯器的發(fā)展和"逃逸分析"技術(shù)的逐漸成熟凡涩，棧上分配棒搜、標(biāo)量替換等優(yōu)化技術(shù)使得對(duì)象一定分配在堆上這件事情已經(jīng)變得不那么絕對(duì)了。
補(bǔ)充2：運(yùn)行時(shí)常量池相當(dāng)于Class文件常量池具有動(dòng)態(tài)性活箕，Java語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期間才能產(chǎn)生力麸，運(yùn)行期間也可以將新的常量放入池中，String類的intern()方法就是這樣的育韩。
看看下面代碼的執(zhí)行結(jié)果是什么并且比較一下Java 7以前和以后的運(yùn)行結(jié)果是否一致克蚂。
String s1 = new StringBuilder("go")
.append("od").toString();
System.out.println(s1.intern() == s1);
String s2 = new StringBuilder("ja")
.append("va").toString();
System.out.println(s2.intern() == s2);
對(duì)象分配規(guī)則
- 對(duì)象優(yōu)先分配在Eden區(qū)，如果Eden區(qū)沒(méi)有足夠的空間時(shí)座慰，虛擬機(jī)執(zhí)行一次Minor GC。
- 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代（大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象）翠拣。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝（新生代采用復(fù)制算法收集內(nèi)存）版仔。
- 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代。虛擬機(jī)為每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器误墓，如果對(duì)象經(jīng)過(guò)了1次Minor GC那么對(duì)象會(huì)進(jìn)入Survivor區(qū)蛮粮，之后每經(jīng)過(guò)一次Minor GC那么對(duì)象的年齡加1，知道達(dá)到閥值對(duì)象進(jìn)入老年區(qū)谜慌。
- 動(dòng)態(tài)判斷對(duì)象的年齡然想。如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對(duì)象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代欣范。
- 空間分配擔(dān)保变泄。每次進(jìn)行Minor GC時(shí)令哟，JVM會(huì)計(jì)算Survivor區(qū)移至老年區(qū)的對(duì)象的平均大小，如果這個(gè)值大于老年區(qū)的剩余值大小則進(jìn)行一次Full GC妨蛹，如果小于檢查HandlePromotionFailure設(shè)置屏富，如果true則只進(jìn)行Monitor GC,如果false則進(jìn)行Full GC。
什么是類的加載
類的加載指的是將類的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中蛙卤，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)狠半，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，用來(lái)封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)颤难。類的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對(duì)象神年，Class對(duì)象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口行嗤。
類加載器
啟動(dòng)類加載器：Bootstrap ClassLoader已日，負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下昂验，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的捂敌，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類庫(kù)
擴(kuò)展類加載器：Extension ClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)既琴，它負(fù)責(zé)加載DK\jre\lib\ext目錄中占婉，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類庫(kù)（如javax.*開(kāi)頭的類），開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類加載器甫恩。
應(yīng)用程序類加載器：Application ClassLoader逆济，該類加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載用戶類路徑（ClassPath）所指定的類磺箕，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類加載器
描述一下JVM加載class文件的原理機(jī)制奖慌？
答：JVM中類的裝載是由類加載器（ClassLoader）和它的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)的，Java中的類加載器是一個(gè)重要的Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)組件松靡，它負(fù)責(zé)在運(yùn)行時(shí)查找和裝入類文件中的類简僧。
由于Java的跨平臺(tái)性，經(jīng)過(guò)編譯的Java源程序并不是一個(gè)可執(zhí)行程序雕欺，而是一個(gè)或多個(gè)類文件岛马。當(dāng)Java程序需要使用某個(gè)類時(shí)，JVM會(huì)確保這個(gè)類已經(jīng)被加載屠列、連接（驗(yàn)證啦逆、準(zhǔn)備和解析）和初始化。類的加載是指把類的.class文件中的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中笛洛，通常是創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組讀入.class文件夏志，然后產(chǎn)生與所加載類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象。加載完成后苛让，Class對(duì)象還不完整沟蔑，所以此時(shí)的類還不可用湿诊。當(dāng)類被加載后就進(jìn)入連接階段，這一階段包括驗(yàn)證溉贿、準(zhǔn)備（為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置默認(rèn)的初始值）和解析（將符號(hào)引用替換為直接引用）三個(gè)步驟枫吧。最后JVM對(duì)類進(jìn)行初始化，包括：1)如果類存在直接的父類并且這個(gè)類還沒(méi)有被初始化宇色，那么就先初始化父類九杂；2)如果類中存在初始化語(yǔ)句，就依次執(zhí)行這些初始化語(yǔ)句宣蠕。
類的加載是由類加載器完成的例隆，類加載器包括：根加載器（BootStrap）、擴(kuò)展加載器（Extension）抢蚀、系統(tǒng)加載器（System）和用戶自定義類加載器（java.lang.ClassLoader的子類）镀层。從Java 2（JDK 1.2）開(kāi)始，類加載過(guò)程采取了父親委托機(jī)制（PDM）皿曲。PDM更好的保證了Java平臺(tái)的安全性唱逢，在該機(jī)制中，JVM自帶的Bootstrap是根加載器屋休，其他的加載器都有且僅有一個(gè)父類加載器坞古。類的加載首先請(qǐng)求父類加載器加載，父類加載器無(wú)能為力時(shí)才由其子類加載器自行加載劫樟。JVM不會(huì)向Java程序提供對(duì)Bootstrap的引用痪枫。下面是關(guān)于幾個(gè)類加載器的說(shuō)明：
- Bootstrap：一般用本地代碼實(shí)現(xiàn)，負(fù)責(zé)加載JVM基礎(chǔ)核心類庫(kù)（rt.jar）叠艳；
- Extension：從java.ext.dirs系統(tǒng)屬性所指定的目錄中加載類庫(kù)奶陈，它的父加載器是Bootstrap；
- System：又叫應(yīng)用類加載器附较，其父類是Extension吃粒。它是應(yīng)用最廣泛的類加載器。它從環(huán)境變量classpath或者系統(tǒng)屬性java.class.path所指定的目錄中記載類拒课，是用戶自定義加載器的默認(rèn)父加載器徐勃。
描述一下JVM加載class文件的原理機(jī)制？
JVM中類的裝載是由類加載器（ClassLoader）和它的子類來(lái)實(shí)現(xiàn)的捕发，Java中的類加載器是一個(gè)重要的Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)組件疏旨，它負(fù)責(zé)在運(yùn)行時(shí)查找和裝入類文件中的類很魂。
由于Java的跨平臺(tái)性扎酷，經(jīng)過(guò)編譯的Java源程序并不是一個(gè)可執(zhí)行程序，而是一個(gè)或多個(gè)類文件遏匆。當(dāng)Java程序需要使用某個(gè)類時(shí)法挨，JVM會(huì)確保這個(gè)類已經(jīng)被加載谁榜、連接（驗(yàn)證、準(zhǔn)備和解析）和初始化凡纳。類的加載是指把類的.class文件中的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中窃植，通常是創(chuàng)建一個(gè)字節(jié)數(shù)組讀入.class文件，然后產(chǎn)生與所加載類對(duì)應(yīng)的Class對(duì)象荐糜。加載完成后巷怜，Class對(duì)象還不完整，所以此時(shí)的類還不可用暴氏。當(dāng)類被加載后就進(jìn)入連接階段延塑，這一階段包括驗(yàn)證、準(zhǔn)備（為靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)置默認(rèn)的初始值）和解析（將符號(hào)引用替換為直接引用）三個(gè)步驟答渔。最后JVM對(duì)類進(jìn)行初始化关带，包括：
- 1)如果類存在直接的父類并且這個(gè)類還沒(méi)有被初始化，那么就先初始化父類沼撕；
- 2)如果類中存在初始化語(yǔ)句宋雏，就依次執(zhí)行這些初始化語(yǔ)句。
類的加載是由類加載器完成的务豺，類加載器包括：根加載器（BootStrap）磨总、擴(kuò)展加載器（Extension）、系統(tǒng)加載器（System）和用戶自定義類加載器（java.lang.ClassLoader的子類）冲呢。
從Java 2（JDK 1.2）開(kāi)始舍败，類加載過(guò)程采取了父親委托機(jī)制（PDM）。PDM更好的保證了Java平臺(tái)的安全性敬拓，在該機(jī)制中邻薯，JVM自帶的Bootstrap是根加載器，其他的加載器都有且僅有一個(gè)父類加載器乘凸。類的加載首先請(qǐng)求父類加載器加載厕诡，父類加載器無(wú)能為力時(shí)才由其子類加載器自行加載。JVM不會(huì)向Java程序提供對(duì)Bootstrap的引用营勤。下面是關(guān)于幾個(gè)類加載器的說(shuō)明：
- Bootstrap：一般用本地代碼實(shí)現(xiàn)灵嫌，負(fù)責(zé)加載JVM基礎(chǔ)核心類庫(kù)（rt.jar）；
- Extension：從java.ext.dirs系統(tǒng)屬性所指定的目錄中加載類庫(kù)葛作，它的父加載器是Bootstrap寿羞；
- System：又叫應(yīng)用類加載器，其父類是Extension赂蠢。它是應(yīng)用最廣泛的類加載器绪穆。它從環(huán)境變量classpath或者系統(tǒng)屬性java.class.path所指定的目錄中記載類，是用戶自定義加載器的默認(rèn)父加載器。
Java對(duì)象創(chuàng)建過(guò)程
1.JVM遇到一條新建對(duì)象的指令時(shí)首先去檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定義到一個(gè)類的符號(hào)引用玖院。然后加載這個(gè)類（類加載過(guò)程在后邊講）
2.為對(duì)象分配內(nèi)存菠红。一種辦法“指針碰撞”、一種辦法“空閑列表”难菌，最終常用的辦法“本地線程緩沖分配(TLAB)”
3.將除對(duì)象頭外的對(duì)象內(nèi)存空間初始化為0
4.對(duì)對(duì)象頭進(jìn)行必要設(shè)置
類的生命周期
類的生命周期包括這幾個(gè)部分试溯，加載、連接郊酒、初始化遇绞、使用和卸載，其中前三部是類的加載的過(guò)程,如下圖燎窘；
- 加載试读，查找并加載類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在Java堆中也創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類的對(duì)象
- 連接荠耽，連接又包含三塊內(nèi)容：驗(yàn)證钩骇、準(zhǔn)備、初始化铝量。
1）驗(yàn)證倘屹，文件格式、元數(shù)據(jù)慢叨、字節(jié)碼纽匙、符號(hào)引用驗(yàn)證；
2）準(zhǔn)備拍谐，為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存烛缔，并將其初始化為默認(rèn)值；
3）解析轩拨，把類中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用 - 初始化践瓷，為類的靜態(tài)變量賦予正確的初始值
- 使用，new出對(duì)象程序中使用
- 卸載亡蓉，執(zhí)行垃圾回收
Java對(duì)象結(jié)構(gòu)
Java對(duì)象由三個(gè)部分組成：對(duì)象頭晕翠、實(shí)例數(shù)據(jù)、對(duì)齊填充砍濒。
對(duì)象頭由兩部分組成淋肾，第一部分存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)：哈希碼、GC分代年齡爸邢、鎖標(biāo)識(shí)狀態(tài)樊卓、線程持有的鎖、偏向線程ID（一般占32/64 bit）杠河。第二部分是指針類型碌尔，指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)類型（即對(duì)象代表哪個(gè)類）赶掖。如果是數(shù)組對(duì)象，則對(duì)象頭中還有一部分用來(lái)記錄數(shù)組長(zhǎng)度七扰。
實(shí)例數(shù)據(jù)用來(lái)存儲(chǔ)對(duì)象真正的有效信息（包括父類繼承下來(lái)的和自己定義的）
對(duì)齊填充：JVM要求對(duì)象起始地址必須是8字節(jié)的整數(shù)倍（8字節(jié)對(duì)齊）
Java對(duì)象的定位方式
句柄池、直接指針陪白。
如何判斷對(duì)象可以被回收颈走？
判斷對(duì)象是否存活一般有兩種方式：
- 引用計(jì)數(shù)：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1咱士，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1立由，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收。此方法簡(jiǎn)單序厉，無(wú)法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問(wèn)題锐膜。
- 可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：從GC Roots開(kāi)始向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱為引用鏈弛房。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)道盏，則證明此對(duì)象是不可用的，不可達(dá)對(duì)象文捶。
JVM的永久代中會(huì)發(fā)生垃圾回收么荷逞？
垃圾回收不會(huì)發(fā)生在永久代，如果永久代滿了或者是超過(guò)了臨界值粹排，會(huì)觸發(fā)完全垃圾回收(Full GC)种远。如果你仔細(xì)查看垃圾收集器的輸出信息，就會(huì)發(fā)現(xiàn)永久代也是被回收的顽耳。這就是為什么正確的永久代大小對(duì)避免Full GC是非常重要的原因坠敷。請(qǐng)參考下Java8：從永久代到元數(shù)據(jù)區(qū)
(注：Java8中已經(jīng)移除了永久代，新加了一個(gè)叫做元數(shù)據(jù)區(qū)的native內(nèi)存區(qū))
引用的分類
- 強(qiáng)引用：GC時(shí)不會(huì)被回收
- 軟引用：描述有用但不是必須的對(duì)象射富，在發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前被回收
- 弱引用：描述有用但不是必須的對(duì)象膝迎，在下一次GC時(shí)被回收
- 虛引用（幽靈引用/幻影引用）:無(wú)法通過(guò)虛引用獲得對(duì)象，用PhantomReference實(shí)現(xiàn)虛引用胰耗，虛引用用來(lái)在GC時(shí)返回一個(gè)通知弄抬。
GC是什么？為什么要有GC宪郊？
答：GC是垃圾收集的意思掂恕，內(nèi)存處理是編程人員容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，忘記或者錯(cuò)誤的內(nèi)存回收會(huì)導(dǎo)致程序或系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至崩潰弛槐，Java提供的GC功能可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)對(duì)象是否超過(guò)作用域從而達(dá)到自動(dòng)回收內(nèi)存的目的懊亡，Java語(yǔ)言沒(méi)有提供釋放已分配內(nèi)存的顯示操作方法。Java程序員不用擔(dān)心內(nèi)存管理乎串，因?yàn)槔占鲿?huì)自動(dòng)進(jìn)行管理店枣。要請(qǐng)求垃圾收集，可以調(diào)用下面的方法之一：System.gc() 或Runtime.getRuntime().gc() ，但JVM可以屏蔽掉顯示的垃圾回收調(diào)用鸯两。
垃圾回收可以有效的防止內(nèi)存泄露闷旧，有效的使用可以使用的內(nèi)存。垃圾回收器通常是作為一個(gè)單獨(dú)的低優(yōu)先級(jí)的線程運(yùn)行钧唐，不可預(yù)知的情況下對(duì)內(nèi)存堆中已經(jīng)死亡的或者長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用的對(duì)象進(jìn)行清除和回收忙灼，程序員不能實(shí)時(shí)的調(diào)用垃圾回收器對(duì)某個(gè)對(duì)象或所有對(duì)象進(jìn)行垃圾回收。在Java誕生初期钝侠，垃圾回收是Java最大的亮點(diǎn)之一该园，因?yàn)榉?wù)器端的編程需要有效的防止內(nèi)存泄露問(wèn)題，然而時(shí)過(guò)境遷帅韧，如今Java的垃圾回收機(jī)制已經(jīng)成為被詬病的東西里初。移動(dòng)智能終端用戶通常覺(jué)得iOS的系統(tǒng)比Android系統(tǒng)有更好的用戶體驗(yàn)，其中一個(gè)深層次的原因就在于android系統(tǒng)中垃圾回收的不可預(yù)知性忽舟。
補(bǔ)充：垃圾回收機(jī)制有很多種双妨，包括：分代復(fù)制垃圾回收、標(biāo)記垃圾回收叮阅、增量垃圾回收等方式斥难。標(biāo)準(zhǔn)的Java進(jìn)程既有棧又有堆。棧保存了原始型局部變量帘饶，堆保存了要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象哑诊。Java平臺(tái)對(duì)堆內(nèi)存回收和再利用的基本算法被稱為標(biāo)記和清除，但是Java對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)及刻，采用“分代式垃圾收集”镀裤。這種方法會(huì)跟Java對(duì)象的生命周期將堆內(nèi)存劃分為不同的區(qū)域，在垃圾收集過(guò)程中缴饭，可能會(huì)將對(duì)象移動(dòng)到不同區(qū)域：
- 伊甸園（Eden）：這是對(duì)象最初誕生的區(qū)域暑劝，并且對(duì)大多數(shù)對(duì)象來(lái)說(shuō)，這里是它們唯一存在過(guò)的區(qū)域颗搂。
- 幸存者樂(lè)園（Survivor）：從伊甸園幸存下來(lái)的對(duì)象會(huì)被挪到這里担猛。
- 終身頤養(yǎng)園（Tenured）：這是足夠老的幸存對(duì)象的歸宿。年輕代收集（Minor-GC）過(guò)程是不會(huì)觸及這個(gè)地方的丢氢。當(dāng)年輕代收集不能把對(duì)象放進(jìn)終身頤養(yǎng)園時(shí)傅联，就會(huì)觸發(fā)一次完全收集（Major-GC），這里可能還會(huì)牽扯到壓縮疚察，以便為大對(duì)象騰出足夠的空間蒸走。
與垃圾回收相關(guān)的JVM參數(shù)：
-Xms / -Xmx — 堆的初始大小 / 堆的最大大小
-Xmn — 堆中年輕代的大小
-XX:-DisableExplicitGC — 讓System.gc()不產(chǎn)生任何作用
-XX:+PrintGCDetails — 打印GC的細(xì)節(jié)
-XX:+PrintGCDateStamps — 打印GC操作的時(shí)間戳
-XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 設(shè)置新生代大小/新生代最大大小
-XX:NewRatio — 可以設(shè)置老生代和新生代的比例
-XX:PrintTenuringDistribution — 設(shè)置每次新生代GC后輸出幸存者樂(lè)園中對(duì)象年齡的分布
-XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold：設(shè)置老年代閥值的初始值和最大值
-XX:TargetSurvivorRatio：設(shè)置幸存區(qū)的目標(biāo)使用率
判斷一個(gè)對(duì)象應(yīng)該被回收
1.該對(duì)象沒(méi)有與GC Roots相連
2.該對(duì)象沒(méi)有重寫finalize()方法或finalize()已經(jīng)被執(zhí)行過(guò)則直接回收（第一次標(biāo)記）、否則將對(duì)象加入到F-Queue隊(duì)列中（優(yōu)先級(jí)很低的隊(duì)列）在這里finalize()方法被執(zhí)行貌嫡，之后進(jìn)行第二次標(biāo)記比驻，如果對(duì)象仍然應(yīng)該被GC則GC该溯，否則移除隊(duì)列。
（在finalize方法中别惦，對(duì)象很可能和其他 GC Roots中的某一個(gè)對(duì)象建立了關(guān)聯(lián)狈茉，finalize方法只會(huì)被調(diào)用一次，且不推薦使用finalize方法）
回收方法區(qū)
方法區(qū)回收價(jià)值很低掸掸，主要回收廢棄的常量和無(wú)用的類氯庆。
如何判斷無(wú)用的類：
1.該類所有實(shí)例都被回收（Java堆中沒(méi)有該類的對(duì)象）
2.加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收
3.該類對(duì)應(yīng)的java.lang.Class對(duì)象沒(méi)有在任何地方被引用，無(wú)法在任何地方利用反射訪問(wèn)該類
垃圾收集算法
GC最基礎(chǔ)的算法有三種：
標(biāo)記 -清除算法猾漫、復(fù)制算法、標(biāo)記-壓縮算法感凤，我們常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法悯周。
- 標(biāo)記 -清除算法，“標(biāo)記-清除”（Mark-Sweep）算法陪竿，如它的名字一樣禽翼，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象族跛。
- 復(fù)制算法闰挡，“復(fù)制”（Copying）的收集算法，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊礁哄，每次只使用其中的一塊长酗。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面桐绒，然后再把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉夺脾。
- 標(biāo)記-壓縮算法，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣茉继，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理咧叭，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存
- 分代收集算法烁竭，“分代收集”（Generational Collection）算法菲茬，把Java堆分為新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/li>
垃圾回收器
- Serial收集器派撕，串行收集器是最古老婉弹，最穩(wěn)定以及效率高的收集器，可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓终吼，只使用一個(gè)線程去回收马胧。
- ParNew收集器，ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線程版本衔峰。
- Parallel收集器佩脊，Parallel Scavenge收集器類似ParNew收集器蛙粘，Parallel收集器更關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量。
- Parallel Old 收集器威彰，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本出牧，使用多線程和“標(biāo)記－整理”算法
- CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器歇盼。
- G1收集器舔痕，G1 (Garbage-First)是一款面向服務(wù)器的垃圾收集器,主要針對(duì)配備多顆處理器及大容量?jī)?nèi)存的機(jī)器. 以極高概率滿足GC停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征
GC日志分析
摘錄GC日志一部分（前部分為年輕代gc回收；后部分為full gc回收）：
2016-07-05T10:43:18.093+0800: 25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K), 0.0668480 secs] [Times: user=0.17 sys=0.08, real=0.07 secs]
2016-07-05T10:43:18.160+0800: 25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)], 0.6763541 secs] [Times: user=1.75 sys=0.02, real=0.68 secs]
通過(guò)上面日志分析得出豹缀，PSYoungGen伯复、ParOldGen、PSPermGen屬于Parallel收集器邢笙。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內(nèi)存變化啸如；ParOldGen表示gc回收前后老年代的內(nèi)存變化；PSPermGen表示gc回收前后永久區(qū)的內(nèi)存變化氮惯。young gc 主要是針對(duì)年輕代進(jìn)行內(nèi)存回收比較頻繁叮雳，耗時(shí)短；full gc 會(huì)對(duì)整個(gè)堆內(nèi)存進(jìn)行回城妇汗，耗時(shí)長(zhǎng)帘不，因此一般盡量減少full gc的次數(shù)
調(diào)優(yōu)命令
Sun JDK監(jiān)控和故障處理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo
- jps，JVM Process Status Tool,顯示指定系統(tǒng)內(nèi)所有的HotSpot虛擬機(jī)進(jìn)程杨箭。
- jstat寞焙，JVM statistics Monitoring是用于監(jiān)視虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的命令，它可以顯示出虛擬機(jī)進(jìn)程中的類裝載互婿、內(nèi)存棺弊、垃圾收集、JIT編譯等運(yùn)行數(shù)據(jù)擒悬。
- jmap模她，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件
- jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是與jmap搭配使用懂牧，用來(lái)分析jmap生成的dump侈净，jhat內(nèi)置了一個(gè)微型的HTTP/HTML服務(wù)器，生成dump的分析結(jié)果后僧凤，可以在瀏覽器中查看
- jstack畜侦，用于生成java虛擬機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的線程快照。
- jinfo躯保，JVM Configuration info 這個(gè)命令作用是實(shí)時(shí)查看和調(diào)整虛擬機(jī)運(yùn)行參數(shù)旋膳。
調(diào)優(yōu)工具
常用調(diào)優(yōu)工具分為兩類,jdk自帶監(jiān)控工具：jconsole和jvisualvm，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)途事、GChisto验懊。
- jconsole擅羞，Java Monitoring and Management Console是從java5開(kāi)始，在JDK中自帶的java監(jiān)控和管理控制臺(tái)义图，用于對(duì)JVM中內(nèi)存减俏，線程和類等的監(jiān)控
- jvisualvm，jdk自帶全能工具碱工，可以分析內(nèi)存快照娃承、線程快照；監(jiān)控內(nèi)存變化怕篷、GC變化等历筝。
- MAT，Memory Analyzer Tool廊谓，一個(gè)基于Eclipse的內(nèi)存分析工具梳猪，是一個(gè)快速、功能豐富的Java heap分析工具蹂析，它可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏和減少內(nèi)存消耗
- GChisto舔示，一款專業(yè)分析gc日志的工具
Minor GC與Full GC分別在什么時(shí)候發(fā)生碟婆？
新生代內(nèi)存不夠用時(shí)候發(fā)生MGC也叫YGC电抚，JVM內(nèi)存不夠的時(shí)候發(fā)生FGC
你知道哪些JVM性能調(diào)優(yōu)
- 設(shè)定堆內(nèi)存大小
-Xmx：堆內(nèi)存最大限制。
- 設(shè)定新生代大小竖共。
新生代不宜太小蝙叛，否則會(huì)有大量對(duì)象涌入老年代
-XX:NewSize：新生代大小
-XX:NewRatio 新生代和老生代占比
-XX:SurvivorRatio：伊甸園空間和幸存者空間的占比
- 設(shè)定垃圾回收器
年輕代用 -XX:+UseParNewGC 年老代用-XX:+UseConcMarkSweepGC
