漫談面試系列

前言

JVM可以說是下到應屆生拯腮，上到高級開發(fā)都是面試必考的知識，只是深淺的不同罷了蚁飒，但是百變不離其中动壤，了解JVM的基本原理與作用，大部分的面試題也能對答如流淮逻。為避免閱讀疲勞琼懊，該系列會將JVM分為兩個部分，第一部分主要介紹JVM的內(nèi)存劃分以及類加載過程爬早，第二部分則是主要講解GC以及JMM相關(guān)問題哼丈。

本系列章節(jié)面向的用戶群體主要是應付面試，因此本文章不會深入講解相關(guān)底層原理筛严，主要以簡單理解的方式為讀者提供應對面試的學習思路醉旦，方便讀者快速理清JVM面試相關(guān)知識，輕松走過面試第一關(guān)桨啃。

我們通過以下常見的JVM面試問題作為學習的入口：

1. JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存怎么進行劃分车胡？
2. JVM的類加載是怎么樣的？
3. 如何針對JVM內(nèi)存參數(shù)進行調(diào)優(yōu)优幸？

以上三個問題可以說是jvm面試的基本問題吨拍，接下來我會以總結(jié)式的方式進行問題的解答，讓讀者快速上手這類問題网杆。

1. JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)

其實JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)可以通過分類進行快速記憶羹饰，其中可以分為線程共享以及線程私有：

1.  線程共享的區(qū)域有：堆（感覺只要是學java的這個不可能答不出來）、方法區(qū)
2.  線程私有的區(qū)域有：虛擬機棧(java方法)碳却、本地方法棧(c/c++方法)队秩、程序計數(shù)器

大體可以通過下圖進行一個大概的了解：

運行時數(shù)據(jù)區(qū)

上圖已經(jīng)很好的詮釋了相應的內(nèi)存劃分，以及某些數(shù)據(jù)具體存儲在哪昼浦，接下來我們根據(jù)這個圖進行一個簡單的總結(jié)：

1. 程序計數(shù)器是占用空間最小的內(nèi)存區(qū)域馍资，不會出現(xiàn)OOM，主要記錄當前線程正在執(zhí)行的方法的指令地址关噪，方便線程切換后能恢復到下一條指令的位置鸟蟹，如果是執(zhí)行native方法乌妙，則該計數(shù)器為空。（由于這塊老是被遺忘建钥，寫在第一處讓讀者記憶深刻點）

2. 虛擬機棧是用來存放棧幀的藤韵，說白了棧幀就是方法運行時數(shù)據(jù)存儲的空間，這棧幀主要由四個部分組成：

   Ⅰ. 局部變量熊经，方法體里面包含的變量泽艘，如基本變量 int , float 等以及對象的引用如Student s

   Ⅱ. 操作數(shù)棧，對數(shù)據(jù)的運算需要一個棧來進行镐依，可以理解為自己開發(fā)一個算術(shù)運算時使用的棧結(jié)構(gòu)匹涮，如果有數(shù)據(jù)進行計算的時候會將數(shù)據(jù)放入，然后計算得出的結(jié)果也會存到這里面

   Ⅲ. 動態(tài)鏈接槐壳，存儲了指向class常量池的方法符號引用(一個字符串)然低，說白了這個東西就是查找方法具體位置的一種懶加載機制。在第一次運行會通過這個字符串找到相應方法所在位置务唐，之后將這個位置替換掉符號引用脚翘，變?yōu)橹苯右谩?/p>

   Ⅳ. 返回地址，這個應該很好理解绍哎，我得知道方法運行完后要回去哪，這個地址便是指向進入這個方法時候的地址鞋真，方便返回

3. 本地方法棧崇堰，與虛擬機棧差不多，只不過運行的是native(c/c++)方法

4. 堆涩咖，存儲對象以及數(shù)組的區(qū)域海诲，基本上是jvm內(nèi)存里面最大的區(qū)域。

PS：如果方法里面的一個對象不存在被外界調(diào)用檩互，那么jvm可能會將這個對象存放在棧里面特幔，不過目前怎么判斷一個對象不怎么被外界調(diào)用（即逃逸分析）不太成熟，知道這個的人也不多（面試就遇到一回問這個）闸昨。

5. 方法區(qū)蚯斯，主要存儲虛擬機加載的類信息、常量饵较、靜態(tài)變量拍嵌，例如上面說的符號引用也存在這。

PS: 讀者對于方法區(qū)最大的疑惑可能就是jdk1.8后的變化循诉，其實jdk1.8前方法區(qū)屬于堆的一個子集横辆，只不過1.8之后變成了和堆的并交（如圖中所示），其中類的元信息存儲在直接內(nèi)存茄猫，而常量池狈蚤、靜態(tài)變量的引用對象還是存在堆中困肩。

最后總結(jié)一下，JVM每遇到一個線程脆侮，就為其分配一個程序計數(shù)器锌畸，虛擬機棧和本地方法棧，棧里面指向的對象一般都在堆中他嚷，線程終止的時候便會清空這些內(nèi)存 ( 以上都是線程私有蹋绽，因此和線程共存亡 ) ，而堆中的對象則根據(jù)可達性分析算法進行生死判斷筋蓖，這個會在下一章節(jié)進行講解卸耘。

2. JVM的類加載流程

廢話不多說，大體流程看圖：

類加載流程

讓我們來一句話總結(jié)一下類的加載過程：將 Class 文件的字節(jié)流轉(zhuǎn)換為方法區(qū)中的 Class 對象（加載）粘咖，檢查該 Class 文件的字節(jié)流是否規(guī)范蚣抗、合法（驗證），為該 Class 的類變量( static )進行空間分配（準備）瓮下，對該 Class 中的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用（解析）翰铡，最后執(zhí)行用戶編寫的構(gòu)造器代碼（初始化）

PS : 其中準備階段和解析階段有些小細節(jié)，準備階段如果是類常量( static final )讽坏，則會直接進行賦值操作锭魔，否則賦予初始值( int 就賦值0，對象就賦值 null 等)路呜，在初始化階段才會進行具體賦值迷捧；而解析階段則可能是一個懶加載情況，有可能是在初始化后被其他對象進行調(diào)用才會將符號引用轉(zhuǎn)為直接引用胀葱。

類加載還有一個重要的考點就是類加載機制 漠秋，也就是所謂的雙親委派機制，即從下往上拋類的信息抵屿，優(yōu)先由上層負責加載庆锦，如果上層加載失敗，則往下拋轧葛，如果最底層的加載器也無法加載，則拋出 ClassNotFoundException 異常朝群；這個機制的作用就是為了防止核心類被第三方類進行調(diào)包操作，防止多個系統(tǒng)級別的 Class 生成誉帅。

然而，這個機制也挖了不少坑蚜锨，例如A類調(diào)用B類，則B類的加載得由加載A類的類加載器完成郭膛；但是 jdbc 核心類由 bootstrap類加載器 加載氛悬，而這個加載器只會加載lib/rt.jar而無法加載第三方的jar類，便會出現(xiàn)第三方數(shù)據(jù)庫廠商jar無法被動加載的情況棍现。
所謂的主動加載其實就是我們用戶通過 Class.forName() 進行類加載镜遣，被動加載則是無需我們通過編寫這類代碼進行該類的加載
這個時候就引入SPI 和線程上下文類加載器( Thread Context ClassLoader )來加載第三方的jar，所以為什么新版的 mysql 驅(qū)動包無需我們手動進行類加載也可以自動加載(舊版的沒有用上面提到的加載器)谎僻。一般來說這個線程上下文類加載器就是 Application-ClassLoader寓辱，所以可以直接加載，但是這種用法從某種意義上屬于打破雙親委派機制的一種情況秫筏，因為需要由啟動類加載器進行加載的類，由應用程序類加載器去進行加載了。

3. JVM內(nèi)存參數(shù)調(diào)優(yōu)

JVM內(nèi)存調(diào)優(yōu)主要表現(xiàn)在對JVM內(nèi)存參數(shù)的設(shè)定上鹅颊，通過設(shè)置符合生產(chǎn)情況來穩(wěn)定項目的運行墓造，而不是提高運行性能，我們主要看設(shè)置的最頻繁的參數(shù)列表觅闽，其余參數(shù)目前來說大部分內(nèi)存參數(shù)的默認情況可以基本符合線上需求

1. 我們盡量將堆的初始值和最大值設(shè)置一樣调卑，這樣做的好處是為了防止JVM在內(nèi)存不夠的時候向OS申請內(nèi)存以及GC回收后JVM釋放部分內(nèi)存導致的性能下降恬涧，在初始化的時候限制死JVM的大小，具體設(shè)置多大看具體的項目情況气破。如果經(jīng)常出現(xiàn)OOM或FULL GC，可以考慮是否為JVM堆設(shè)置的過小低匙，或者是否發(fā)生內(nèi)存泄漏碳锈。

2. xss參數(shù)設(shè)置的越大，那么可創(chuàng)建的線程數(shù)量便越少强重，因為每個線程棧占用的空間越多贸人，導致可用的內(nèi)存越少；同時艺智，如果設(shè)置堆的內(nèi)存越大，可創(chuàng)建的線程也會變少十拣，因為線程不在堆內(nèi)存上創(chuàng)建，JVM只是創(chuàng)建了一個Thread對象泽西，線程在堆內(nèi)存之外的內(nèi)存上創(chuàng)建缰趋，由OS具體生成陕见，堆給的內(nèi)存越多糠溜，那么OS可使用的內(nèi)存越少。所以如果項目比較少用到遞歸或者深度較大的方法蜕着，那么這個值可以相對設(shè)置小一點红柱，以免出現(xiàn)無法創(chuàng)建線程的OOM。

總結(jié)

由于篇幅原因韧骗，本章節(jié)只是粗略概括目前JVM內(nèi)存區(qū)域劃分以及類加載的基本知識內(nèi)容以及基本的面試題零聚，如果讀者想要更進一步，可以通過閱讀相關(guān)書籍與博客來加深相應的技術(shù)深度政模。

接下來蚂会，我們回到最初的三個問題

1. JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)的內(nèi)存怎么進行劃分胁住？
2. JVM的類加載是怎么樣的彪见？
3. 如何針對JVM內(nèi)存參數(shù)進行調(diào)優(yōu)？

如果你們可以很流暢的回答這些問題枫慷，那么恭喜你浪规，該章節(jié)的內(nèi)容已經(jīng)全部掌握探孝，如果不行，希望可以回到對應問題講解的地方缸濒，或者對某個不了解的點進行額外的知識搜索，盡量用自己組織的語言回答這些問題斩跌。