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学习JVM是如何从入门到放弃的

toyiye 2024-05-19 19:36 14 浏览 0 评论

出自：https://mp.weixin.qq.com/s/nWswsWKiSDEv4734VVUKkg

前言

只有光头才能变强。

文本已收录至我的GitHub仓库，欢迎Star：https://github.com/ZhongFuCheng3y/3y

JVM在准备面试的时候就有看了，一直没时间写笔记。现在到了一家公司实习，闲的时候就写写，刷刷JVM博客，刷刷电子书。

学习JVM的目的也很简单：

  • 能够知道JVM是什么，为我们干了什么，具体是怎么干的。能够理解到一些初学时不懂的东西
  • 在面试的时候有谈资
  • 能装逼

(图片来源：https://zhuanlan.zhihu.com/p/25511795,侵删)

声明：全文默认指的是HotSpot VM

一、简单聊聊JVM

1.1先来看看简单的Java程序

现在我有一个JavaBean：

public
 
class
 
Java3y
 
{
 
// 姓名
 
private
 
String
 name
;
 
// 年龄
 
private
 
int
 age
;
 
//.....各种get/set方法/toString
}

一个测试类：

public
 
class
 
Java3yTest
 
{
 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
 
Java3y
 java3y 
=
 
new
 
Java3y
();
 java3y
.
setName
(
"Java3y"
);
 
System
.
out
.
println
(
java3y
);
 
}
}

我们在初学的时候肯定用过 javac来编译 .java文件代码，用过 java命令来执行编译后生成的 .class文件。

Java源文件：

在使用IDE点击运行的时候其实就是将这两个命令结合起来了(编译并运行)，方便我们开发。

生成class文件

解析class文件得到结果

1.2编译过程

.java文件是由Java源码编译器(上述所说的javac.exe)来完成，流程图如下所示：

Java源码编译由以下三个过程组成：

  • 分析和输入到符号表
  • 注解处理
  • 语义分析和生成class文件

1.2.1编译时期-语法糖

语法糖可以看做是编译器实现的一些“小把戏”，这些“小把戏”可能会使得效率“大提升”。

最值得说明的就是泛型了，这个语法糖可以说我们是经常会使用到的！

  • 泛型只会在Java源码中存在，编译过后会被替换为原来的原生类型（Raw Type，也称为裸类型）了。这个过程也被称为：泛型擦除。


有了泛型这颗语法糖以后：

  • 代码更加简洁【不用强制转换】
  • 程序更加健壮【只要编译时期没有警告，那么运行时期就不会出现ClassCastException异常】
  • 可读性和稳定性【在编写集合的时候，就限定了类型】

了解泛型更多的知识：

  • https://segmentfault.com/a/1190000014120746


1.3JVM实现跨平台

至此，我们通过 javac.exe编译器编译我们的 .java源代码文件生成出 .class文件了！

这些 .class文件很明显是不能直接运行的，它不像C语言(编译cpp后生成exe文件直接运行)

这些 .class文件是交由JVM来解析运行！

  • JVM是运行在操作系统之上的，每个操作系统的指令是不同的，而JDK是区分操作系统的，只要你的本地系统装了JDK，这个JDK就是能够和当前系统兼容的。
  • 而class字节码运行在JVM之上，所以不用关心class字节码是在哪个操作系统编译的，只要符合JVM规范，那么，这个字节码文件就是可运行的。
  • 所以Java就做到了跨平台--->一次编译，到处运行！

1.4class文件和JVM的恩怨情仇

1.4.1类的加载时机

现在我们例子中生成的两个 .class文件都会直接被加载到JVM中吗？？

虚拟机规范则是严格规定了有且只有5种情况必须立即对类进行“初始化”(class文件加载到JVM中)：

  • 创建类的实例(new 的方式)。访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值，调用类的静态方法
  • 反射的方式
  • 初始化某个类的子类，则其父类也会被初始化
  • Java虚拟机启动时被标明为启动类的类，直接使用java.exe命令来运行某个主类（包含main方法的那个类）
  • 当使用JDK1.7的动态语言支持时(....)

所以说：

  • Java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保证程序运行的基础类(像是基类)完全加载到jvm中，至于其他类，则在需要的时候才加载。这当然就是为了节省内存开销。


1.4.2如何将类加载到jvm

class文件是通过类的加载器装载到jvm中的！

Java默认有三种类加载器：

各个加载器的工作责任：

  • 1）Bootstrap ClassLoader：负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类
  • 2）Extension ClassLoader：负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/ext/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包
  • 3）App ClassLoader：负责记载classpath中指定的jar包及目录中class

工作过程：

  • 1、当AppClassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
  • 2、当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成。
  • 3、如果BootStrapClassLoader加载失败（例如在$JAVA_HOME/jre/lib里未查找到该class），会使用ExtClassLoader来尝试加载；
  • 4、若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载
  • 5、如果AppClassLoader也加载失败，则会报出异常ClassNotFoundException

其实这就是所谓的双亲委派模型。简单来说：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上。

好处：

  • 防止内存中出现多份同样的字节码(安全性角度)


特别说明：

  • 类加载器在成功加载某个类之后，会把得到的 java.lang.Class类的实例缓存起来。下次再请求加载该类的时候，类加载器会直接使用缓存的类的实例，而不会尝试再次加载。


1.4.2类加载详细过程

加载器加载到jvm中，接下来其实又分了好几个步骤：

  • 加载，查找并加载类的二进制数据，在Java堆中也创建一个java.lang.Class类的对象。
  • 连接，连接又包含三块内容：验证、准备、初始化。 - 1）验证，文件格式、元数据、字节码、符号引用验证； - 2）准备，为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值； - 3）解析，把类中的符号引用转换为直接引用
  • 初始化，为类的静态变量赋予正确的初始值。

1.4.3JIT即时编辑器

一般我们可能会想：JVM在加载了这些class文件以后，针对这些字节码，逐条取出，逐条执行-->解析器解析。

但如果是这样的话，那就太慢了！

我们的JVM是这样实现的：

  • 就是把这些Java字节码重新编译优化，生成机器码，让CPU直接执行。这样编出来的代码效率会更高。
  • 编译也是要花费时间的，我们一般对热点代码做编译，非热点代码直接解析就好了。

热点代码解释：一、多次调用的方法。二、多次执行的循环体

使用热点探测来检测是否为热点代码，热点探测有两种方式：

  • 采样
  • 计数器

目前HotSpot使用的是计数器的方式，它为每个方法准备了两类计数器：

  • 方法调用计数器（Invocation Counter）
  • 回边计数器（Back EdgeCounter）。
  • 在确定虚拟机运行参数的前提下，这两个计数器都有一个确定的阈值，当计数器超过阈值溢出了，就会触发JIT编译。

1.4.4回到例子中

按我们程序来走，我们的 Java3yTest.class文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中。

随后发现了要使用Java3y这个类，我们的 Java3y.class文件会被AppClassLoader加载器(因为ExtClassLoader和BootStrap加载器都不会加载它[双亲委派模型])加载到JVM中

详情参考：

  • 浅解JVM加载class文件
  • https://www.mrsssswan.club/2018/06/30/jvm-start1/
  • JVM杂谈之JIT
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/28476709

扩展阅读：

  • 深入探讨 Java 类加载器
  • https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-classloader
  • 深入浅出 JIT 编译器
  • https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-just-in-time/
  • Java 类加载器（ClassLoader）的实际使用场景有哪些？
  • https://www.zhihu.com/question/46719811

1.5类加载完以后JVM干了什么？

在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。

1.5.1JVM的内存结构

首先我们来了解一下JVM的内存结构的怎么样的：

  • 基于jdk1.8画的JVM的内存结构--->我画得比较细。


![图片描述][1]

简单看了一下内存结构，简单看看每个区域究竟存储的是什么(干的是什么)：

  • 堆：存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存
  • 虚拟机栈：虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存结构：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息
  • 本地方法栈：本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。
  • 方法区：存储已被虚拟机加载的类元数据信息(元空间)
  • 程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器

1.5.2例子中的流程

我来宏观简述一下我们的例子中的工作流程：

  • 1、通过 java.exe运行 Java3yTest.class，随后被加载到JVM中，元空间存储着类的信息(包括类的名称、方法信息、字段信息..)。
  • 2、然后JVM找到Java3yTest的主函数入口(main)，为main函数创建栈帧，开始执行main函数
  • 3、main函数的第一条命令是 Java3yjava3y=newJava3y();就是让JVM创建一个Java3y对象，但是这时候方法区中没有Java3y类的信息，所以JVM马上加载Java3y类，把Java3y类的类型信息放到方法区中(元空间)
  • 4、加载完Java3y类之后，Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Java3y实例分配内存, 然后调用构造函数初始化Java3y实例，这个Java3y实例持有着指向方法区的Java3y类的类型信息（其中包含有方法表，java动态绑定的底层实现）的引用
  • 5、当使用 java3y.setName("Java3y");的时候，JVM根据java3y引用找到Java3y对象，然后根据Java3y对象持有的引用定位到方法区中Java3y类的类型信息的方法表，获得 setName()函数的字节码的地址
  • 6、为 setName()函数创建栈帧，开始运行 setName()函数

从微观上其实还做了很多东西，正如上面所说的类加载过程（加载-->连接(验证，准备，解析)-->初始化)，在类加载完之后jvm为其分配内存(分配内存中也做了非常多的事)。由于这些步骤并不是一步一步往下走，会有很多的“混沌bootstrap”的过程，所以很难描述清楚。

  • 扩展阅读(先有Class对象还是先有Object)：
  • https://www.zhihu.com/question/30301819

参考资料：

  • Java程序编译和运行的过程
  • http://www.cnblogs.com/qiumingcheng/p/5398610.html
  • Java JVM 运行机制及基本原理
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/25713880

1.6简单聊聊各种常量池

在写这篇文章的时候，原本以为我对 Strings="aaa";类似这些题目已经是不成问题了，直到我遇到了 String.intern()这样的方法与诸如 Strings1=newString("1")+newString("2");混合一起用的时候

  • 我发现，我还是太年轻了。


首先我是先阅读了美团技术团队的这篇文章：

  • 深入解析String#intern
  • https://tech.meituan.com/indepthunderstandingstringintern.html

嗯，然后就懵逼了。我摘抄一下他的例子：

public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
String
 s 
=
 
new
 
String
(
"1"
);
 s
.
intern
();
 
String
 s2 
=
 
"1"
;
 
System
.
out
.
println
(
s 
==
 s2
);
 
String
 s3 
=
 
new
 
String
(
"1"
)
 
+
 
new
 
String
(
"1"
);
 s3
.
intern
();
 
String
 s4 
=
 
"11"
;
 
System
.
out
.
println
(
s3 
==
 s4
);
}

打印结果是

  • jdk7,8下false true


调换一下位置后：

public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
String
 s 
=
 
new
 
String
(
"1"
);
 
String
 s2 
=
 
"1"
;
 s
.
intern
();
 
System
.
out
.
println
(
s 
==
 s2
);
 
String
 s3 
=
 
new
 
String
(
"1"
)
 
+
 
new
 
String
(
"1"
);
 
String
 s4 
=
 
"11"
;
 s3
.
intern
();
 
System
.
out
.
println
(
s3 
==
 s4
);
}

打印结果为：

  • jdk7,8下false false


文章中有很详细的解析，但我简单阅读了几次以后还是很懵逼。所以我知道了自己的知识点还存在漏洞，后面阅读了一下R大之前写过的文章：

  • 请别再拿“String s = new String("xyz");创建了多少个String实例”来面试了吧
  • http://rednaxelafx.iteye.com/blog/774673#comments

看完了之后，就更加懵逼了。

后来，在zhihu上看到了这个回答：

  • Java 中new String("字面量") 中 "字面量" 是何时进入字符串常量池的?
  • https://www.zhihu.com/question/55994121

结合网上资料和自己的思考，下面整理一下对常量池的理解~~

1.6.1各个常量池的情况

针对于jdk1.7之后：

  • 运行时常量池位于堆中
  • 字符串常量池位于堆中

常量池存储的是：

  • 字面量(Literal)：文本字符串等---->用双引号引起来的字符串字面量都会进这里面
  • 符号引用(Symbolic References)
  • 类和接口的全限定名(Full Qualified Name)
  • 字段的名称和描述符(Descriptor)
  • 方法的名称和描述符

常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放--->来源：深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践（第二版）

现在我们的运行时常量池只是换了一个位置(原本来方法区，现在在堆中),但可以明确的是：类加载后，常量池中的数据会在运行时常量池中存放！

别人总结的常量池：

它是Class文件中的内容，还不是运行时的内容，不要理解它是个池子，其实就是Class文件中的字节码指令

字符串常量池：

HotSpot VM里，记录interned string的一个全局表叫做StringTable，它本质上就是个HashSet。注意它只存储对java.lang.String实例的引用，而不存储String对象的内容

字符串常量池只存储引用，不存储内容！

再来看一下我们的intern方法：

 
*
 
When
 the intern method 
is
 invoked
,
 
if
 the pool already contains a
 
*
 
string
 equal to 
this
 
{
@code
 
String
}
 
object
 
as
 determined 
by
 
*
 the 
{
@link
 
#equals(Object)} method, then the string from the pool is
 
*
 returned
.
 
Otherwise
,
 
this
 
{
@code
 
String
}
 
object
 
is
 added to the
 
*
 pool 
and
 a reference to 
this
 
{
@code
 
String
}
 
object
 
is
 returned
.
  • 如果常量池中存在当前字符串，那么直接返回常量池中它的引用。
  • 如果常量池中没有此字符串, 会将此字符串引用保存到常量池中后, 再直接返回该字符串的引用！

1.6.2解析题目

本来打算写注释的方式来解释的，但好像挺难说清楚的。我还是画图吧...

public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
 
String
 s 
=
 
new
 
String
(
"1"
);
 s
.
intern
();
 
String
 s2 
=
 
"1"
;
 
System
.
out
.
println
(
s 
==
 s2
);
// false
 
System
.
out
.
println
(
"-----------关注公众号：Java3y-------------"
);
}

第一句： Strings=newString("1");

第二句： s.intern();发现字符串常量池中已经存在"1"字符串对象，直接返回字符串常量池中对堆的引用(但没有接收)-->此时s引用还是指向着堆中的对象

第三句： Strings2="1";发现字符串常量池已经保存了该对象的引用了，直接返回字符串常量池对堆中字符串的引用

很容易看到，两条引用是不一样的！所以返回false。

 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
System
.
out
.
println
(
"-----------关注公众号：Java3y-------------"
);
 
String
 s3 
=
 
new
 
String
(
"1"
)
 
+
 
new
 
String
(
"1"
);
 s3
.
intern
();
 
String
 s4 
=
 
"11"
;
 
System
.
out
.
println
(
s3 
==
 s4
);
 
// true
 
}

第一句： Strings3=newString("1")+newString("1");注意：此时"11"对象并没有在字符串常量池中保存引用。

第二句： s3.intern();发现"11"对象并没有在字符串常量池中，于是将"11"对象在字符串常量池中保存当前字符串的引用，并返回当前字符串的引用(但没有接收)

第三句： Strings4="11";发现字符串常量池已经存在引用了，直接返回(拿到的也是与s3相同指向的引用)

根据上述所说的：最后会返回true~~~

如果还是不太清楚的同学，可以试着接收一下 intern()方法的返回值，再看看上述的图，应该就可以理解了。

下面的就由各位来做做，看是不是掌握了：

 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
String
 s 
=
 
new
 
String
(
"1"
);
 
String
 s2 
=
 
"1"
;
 s
.
intern
();
 
System
.
out
.
println
(
s 
==
 s2
);
//false
 
String
 s3 
=
 
new
 
String
(
"1"
)
 
+
 
new
 
String
(
"1"
);
 
String
 s4 
=
 
"11"
;
 s3
.
intern
();
 
System
.
out
.
println
(
s3 
==
 s4
);
//false
 
}

还有：

 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
String
 s1 
=
 
new
 
String
(
"he"
)
 
+
 
new
 
String
(
"llo"
);
 
String
 s2 
=
 
new
 
String
(
"h"
)
 
+
 
new
 
String
(
"ello"
);
 
String
 s3 
=
 s1
.
intern
();
 
String
 s4 
=
 s2
.
intern
();
 
System
.
out
.
println
(
s1 
==
 s3
);
// true
 
System
.
out
.
println
(
s1 
==
 s4
);
// true
 
}

1.7GC垃圾回收

可以说GC垃圾回收是JVM中一个非常重要的知识点，应该非常详细去讲解的。但在我学习的途中，我已经发现了有很好的文章去讲解垃圾回收的了。

所以，这里我只简单介绍一下垃圾回收的东西，详细的可以到下面的面试题中查阅和最后给出相关的资料阅 读吧~

1.7.1JVM垃圾回收简单介绍

在C++中，我们知道创建出的对象是需要手动去delete掉的。我们Java程序运行在JVM中，JVM可以帮我们“自动”回收不需要的对象，对我们来说是十分方便的。

虽然说“自动”回收了我们不需要的对象，但如果我们想变强，就要变秃..不对，就要去了解一下它究竟是怎么干的，理论的知识有哪些。

首先，JVM回收的是垃圾，垃圾就是我们程序中已经是不需要的了。垃圾收集器在对堆进行回收前，第一件事情就是要确定这些对象之中哪些还“存活”着，哪些已经“死去”。判断哪些对象“死去”常用有两种方式：

  • 引用计数法-->这种难以解决对象之间的循环引用的问题
  • 可达性分析算法-->主流的JVM采用的是这种方式

现在已经可以判断哪些对象已经“死去”了，我们现在要对这些“死去”的对象进行回收，回收也有好几种算法：

  • 标记-清除算法
  • 复制算法
  • 标记-整理算法
  • 分代收集算法

(这些算法详情可看下面的面试题内容)~

无论是可达性分析算法，还是垃圾回收算法，JVM使用的都是准确式GC。JVM是使用一组称为OopMap的数据结构，来存储所有的对象引用(这样就不用遍历整个内存去查找了，空间换时间)。 并且不会将所有的指令都生成OopMap，只会在安全点上生成OopMap，在安全区域上开始GC。

  • 在OopMap的协助下，HotSpot可以快速且准确地完成GC Roots枚举（可达性分析）。


上面所讲的垃圾收集算法只能算是方法论，落地实现的是垃圾收集器：

  • Serial收集器
  • ParNew收集器
  • Parallel Scavenge收集器
  • Serial Old收集器
  • Parallel Old收集器
  • CMS收集器
  • G1收集器

上面这些收集器大部分是可以互相组合使用的

1.8JVM参数与调优

很多做过JavaWeb项目(ssh/ssm)这样的同学可能都会遇到过OutOfMemory这样的错误。一般解决起来也很方便，在启动的时候加个参数就行了。

上面也说了很多关于JVM的东西--->JVM对内存的划分啊，JVM各种的垃圾收集器啊。

内存的分配的大小啊，使用哪个收集器啊，这些都可以由我们根据需求，现实情况来指定的，这里就不详细说了，等真正用到的时候才回来填坑吧~~~~

参考资料：

  • JVM系列三:JVM参数设置、分析
  • http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html

二、JVM面试题

拿些常见的JVM面试题来做做，加深一下理解和查缺补漏：

  • 1、详细jvm内存结构
  • 2、讲讲什么情况下回出现内存溢出，内存泄漏？
  • 3、说说Java线程栈
  • 4、JVM 年轻代到年老代的晋升过程的判断条件是什么呢？
  • 5、JVM 出现 fullGC 很频繁，怎么去线上排查问题？
  • 6、类加载为什么要使用双亲委派模式，有没有什么场景是打破了这个模式？
  • 7、类的实例化顺序
  • 8、JVM垃圾回收机制，何时触发MinorGC等操作
  • 9、JVM 中一次完整的 GC 流程（从 ygc 到 fgc）是怎样的
  • 10、各种回收器，各自优缺点，重点CMS、G1
  • 11、各种回收算法
  • 12、OOM错误，stackoverflow错误，permgen space错误

题目来源：

  • https://www.jianshu.com/p/a07d1d4004b0


2.1详细jvm内存结构

根据 JVM 规范，JVM 内存共分为虚拟机栈、堆、方法区、程序计数器、本地方法栈五个部分。

具体可能会聊聊jdk1.7以前的PermGen（永久代），替换成Metaspace（元空间）

  • 原本永久代存储的数据：符号引用(Symbols)转移到了native heap；字面量(interned strings)转移到了java heap；类的静态变量(class statics)转移到了java heap
  • Metaspace（元空间）存储的是类的元数据信息（metadata）
  • 元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。
  • 替换的好处：一、字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。二、永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低

图片来源：https://blog.csdn.net/tophawk/article/details/78704074

参考资料：

  • https://www.cnblogs.com/paddix/p/5309550.html


2.2讲讲什么情况下回出现内存溢出，内存泄漏？

内存泄漏的原因很简单：

  • 对象是可达的(一直被引用)
  • 但是对象不会被使用

常见的内存泄漏例子：

 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
Set
 set 
=
 
new
 
HashSet
();
 
for
 
(
int
 i 
=
 
0
;
 i 
<
 
10
;
 i
++)
 
{
 
Object
 object 
=
 
new
 
Object
();
 set
.
add
(
object
);
 
// 设置为空，这对象我不再用了
 object 
=
 
null
;
 
}
 
// 但是set集合中还维护这obj的引用，gc不会回收object对象
 
System
.
out
.
println
(
set
);
 
}

解决这个内存泄漏问题也很简单，将set设置为null，那就可以避免上诉内存泄漏问题了。其他内存泄漏得一步一步分析了。

内存泄漏参考资料：

  • https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/l-JavaMemoryLeak/


内存溢出的原因：

  • 内存泄露导致堆栈内存不断增大，从而引发内存溢出。
  • 大量的jar，class文件加载，装载类的空间不够，溢出
  • 操作大量的对象导致堆内存空间已经用满了，溢出
  • nio直接操作内存，内存过大导致溢出

解决：

  • 查看程序是否存在内存泄漏的问题
  • 设置参数加大空间
  • 代码中是否存在死循环或循环产生过多重复的对象实体、
  • 查看是否使用了nio直接操作内存。

参考资料：

  • https://www.cnblogs.com/bingosblog/p/6661527.html
  • http://www.importnew.com/14604.html

2.3说说线程栈

这里的线程栈应该指的是虚拟机栈吧...

JVM规范让每个Java线程拥有自己的独立的JVM栈，也就是Java方法的调用栈。

当方法调用的时候，会生成一个栈帧。栈帧是保存在虚拟机栈中的，栈帧存储了方法的局部变量表、操作数栈、动态连接和方法返回地址等信息

线程运行过程中，只有一个栈帧是处于活跃状态，称为“当前活跃栈帧”，当前活动栈帧始终是虚拟机栈的栈顶元素。

通过jstack工具查看线程状态

参考资料：

  • http://wangwengcn.iteye.com/blog/1622195
  • https://www.cnblogs.com/Codenewbie/p/6184898.html
  • https://blog.csdn.net/u011734144/article/details/60965155

2.4JVM 年轻代到年老代的晋升过程的判断条件是什么呢？

  1. 部分对象会在From和To区域中复制来复制去,如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定,这个参数默认是15),最终如果还是存活,就存入到老年代。
  2. 如果对象的大小大于Eden的二分之一会直接分配在old，如果old也分配不下，会做一次majorGC，如果小于eden的一半但是没有足够的空间，就进行minorgc也就是新生代GC。
  3. minor gc后，survivor仍然放不下，则放到老年代
  4. 动态年龄判断 ，大于等于某个年龄的对象超过了survivor空间一半 ，大于等于某个年龄的对象直接进入老年代

2.5JVM 出现 fullGC 很频繁，怎么去线上排查问题

这题就依据full GC的触发条件来做：

  • 如果有perm gen的话(jdk1.8就没了)，要给perm gen分配空间，但没有足够的空间时，会触发full gc。 - 所以看看是不是perm gen区的值设置得太小了。
  • System.gc()方法的调用 - 这个一般没人去调用吧~~~
  • 当统计得到的Minor GC晋升到旧生代的平均大小大于老年代的剩余空间，则会触发full gc(这就可以从多个角度上看了) - 是不是频繁创建了大对象(也有可能eden区设置过小)(大对象直接分配在老年代中，导致老年代空间不足--->从而频繁gc) - 是不是老年代的空间设置过小了(Minor GC几个对象就大于老年代的剩余空间了)

2.6类加载为什么要使用双亲委派模式，有没有什么场景是打破了这个模式？

双亲委托模型的重要用途是为了解决类载入过程中的安全性问题。

  • 假设有一个开发者自己编写了一个名为 java.lang.Object的类，想借此欺骗JVM。现在他要使用自定义 ClassLoader来加载自己编写的 java.lang.Object类。
  • 然而幸运的是，双亲委托模型不会让他成功。因为JVM会优先在 BootstrapClassLoader的路径下找到 java.lang.Object类，并载入它

Java的类加载是否一定遵循双亲委托模型？

  • 在实际开发中，我们可以通过自定义ClassLoader，并重写父类的loadClass方法，来打破这一机制。
  • SPI就是打破了双亲委托机制的(SPI：服务提供发现)。SPI资料：
  • https://zhuanlan.zhihu.com/p/28909673 -https://www.cnblogs.com/huzi007/p/6679215.html - https://blog.csdn.net/sigangjun/article/details/79071850

参考资料：

  • https://blog.csdn.net/markzy/article/details/53192993


2.7类的实例化顺序

  • 1． 父类静态成员和静态初始化块 ，按在代码中出现的顺序依次执行
  • 2． 子类静态成员和静态初始化块 ，按在代码中出现的顺序依次执行
  • 3． 父类实例成员和实例初始化块 ，按在代码中出现的顺序依次执行
  • 4． 父类构造方法
  • 5． 子类实例成员和实例初始化块 ，按在代码中出现的顺序依次执行
  • 6． 子类构造方法

检验一下是不是真懂了：

class
 
Dervied
 
extends
 
Base
 
{
 
private
 
String
 name 
=
 
"Java3y"
;
 
public
 
Dervied
()
 
{
 tellName
();
 printName
();
 
}
 
public
 
void
 tellName
()
 
{
 
System
.
out
.
println
(
"Dervied tell name: "
 
+
 name
);
 
}
 
public
 
void
 printName
()
 
{
 
System
.
out
.
println
(
"Dervied print name: "
 
+
 name
);
 
}
 
public
 
static
 
void
 main
(
String
[]
 args
)
 
{
 
new
 
Dervied
();
 
}
}
class
 
Base
 
{
 
private
 
String
 name 
=
 
"公众号"
;
 
public
 
Base
()
 
{
 tellName
();
 printName
();
 
}
 
public
 
void
 tellName
()
 
{
 
System
.
out
.
println
(
"Base tell name: "
 
+
 name
);
 
}
 
public
 
void
 printName
()
 
{
 
System
.
out
.
println
(
"Base print name: "
 
+
 name
);
 
}
}

输出数据：

Dervied
 tell name
:
 
null
Dervied
 print name
:
 
null
Dervied
 tell name
:
 
Java3y
Dervied
 print name
:
 
Java3y

第一次做错的同学点个赞，加个关注不过分吧(hahaha

2.8JVM垃圾回收机制，何时触发MinorGC等操作

当young gen中的eden区分配满的时候触发MinorGC(新生代的空间不够放的时候).

2.9JVM 中一次完整的 GC 流程（从 ygc 到 fgc）是怎样的

YGC和FGC是什么

  • YGC ：对新生代堆进行gc。频率比较高，因为大部分对象的存活寿命较短，在新生代里被回收。性能耗费较小。
  • FGC ：全堆范围的gc。默认堆空间使用到达80%(可调整)的时候会触发fgc。以我们生产环境为例，一般比较少会触发fgc，有时10天或一周左右会有一次。

什么时候执行YGC和FGC

  • a.eden空间不足,执行 young gc
  • b.old空间不足，perm空间不足，调用方法 System.gc() ，ygc时的悲观策略, dump live的内存信息时(jmap –dump:live)，都会执行full gc

2.10各种回收算法

GC最基础的算法有三种：

  • 标记 -清除算法
  • 复制算法
  • 标记-压缩算法
  • 我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法(其实就是组合上面的算法，不同的区域使用不同的算法)。

具体：

  • 标记-清除算法，“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。
  • 复制算法，“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
  • 标记-压缩算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存
  • 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

2.11各种回收器，各自优缺点，重点CMS、G1

图来源于《深入理解Java虚拟机：JVM高级特效与最佳实现》，图中两个收集器之间有连线，说明它们可以配合使用.

  • Serial收集器，串行收集器是最古老，最稳定以及效率高的收集器，但可能会产生较长的停顿，只使用一个线程去回收。
  • ParNew收集器，ParNew收集器其实就是Serial收集器的多线程版本。
  • Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器类似ParNew收集器，Parallel收集器更关注系统的吞吐量。
  • Parallel Old收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程“标记－整理”算法
  • CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它需要消耗额外的CPU和内存资源，在CPU和内存资源紧张，CPU较少时，会加重系统负担。CMS无法处理浮动垃圾。CMS的“标记-清除”算法，会导致大量空间碎片的产生。
  • G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服务器的垃圾收集器,主要针对配备多颗处理器及大容量内存的机器. 以极高概率满足GC停顿时间要求的同时,还具备高吞吐量性能特征。

2.12stackoverflow错误，permgen space错误

stackoverflow错误主要出现：

  • 在虚拟机栈中(线程请求的栈深度大于虚拟机栈锁允许的最大深度)


permgen space错误(针对jdk之前1.7版本)：

  • 大量加载class文件
  • 常量池内存溢出

三、总结

总的来说，JVM在初级的层面上还是偏理论多，可能要做具体的东西才会有更深的体会。这篇主要是入个门吧~

这篇文章懒懒散散也算把JVM比较重要的知识点理了一遍了，后面打算学学，写写SpringCloud的东西。

参考资料：

  • 《深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践（第二版）》
  • 纯洁的微笑jvm专栏：https://zhuanlan.zhihu.com/p/25511795
  • SexyCode jvm专栏：https://blog.csdn.net/column/details/15618.html?&page=1
  • javaGC流程：https://blog.csdn.net/yangyang12345555/article/details/79257171

微信公众号【程序员乔戈里】 作者乔戈里，斜杠青年，哈工大本硕985 硕士，百度Java 研发工程师，目前致力于分享求职必备学习经验、求职心得和成长感悟/技术文章。（关注公众号送9000G 考研/python/C++/java/前端/小程序/微信公众号/机器学习/人工智能资源）

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