知识汇总

• 需要了解 内存模型 各部分作用，保存哪些数据
• 类加载双亲委派加载机制，常用加载器加载哪些类型的类
• GC分代回收的思想、不同垃圾回收算法的思路
• 性能调优及常有的参数作用，参数调优的依据和工具分析问题的使用方法。
• 执行模式
• 编译器优化
  

Java内存模型

• 栈（线程独占）：又称为方法栈，线程私有的，与线程同一时间创建，线程执行方法都会创建一个栈阵，用来存储局部变量表，调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈。，-Xss参数可以设置虚拟机栈大小。
• 本地方法栈：与栈类似，也是用来保存执行方法的信息，执行Java方法是使用栈，实现Native方法是使用本地方法栈 C语言
• 程序计算器：保存当前线程执行的字节码位置，每个线程工作时都有独立的计数器，只为Java方法服务，Native方法时程序计算器为空。
• 堆：JVM内存中管理最大的一块，对线程共享，目的是存放对象的实例，几乎所遇见的对象实例都会放在这里，当堆没有空间时，会抛出OOM异常，根据对象的存活周期不一样，JVM把对象进行分代管理，由垃圾回收器进行垃圾的回收管理。
• 方法区（非堆区）：线程共享的，用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等。

说说类加载与卸载

• 加载通过类的完全限定名，查找次类字节码文件，利用字节码文件创建Class对象
• 验证当前Class文件符合当前虚拟机的要求，不会危害到虚拟机自身安全
• 准备进行内存分配
• 解析 将常量池中的符号引用替换
• 初始化主要完成静态块执行及静态变量的赋值。
• 加载机制：双亲委派模式，即加载器加载类时先把请求委托给自己的父类加载器执行，直到顶层的启动类加载器，父类加载器能够完成加载者成功返回，不能再进行子类加载。
• 优点：避免类的重复加载、避免Java核心API被篡改
• 分代回收：年轻代 、标记复制老年代、标记清除

JVM垃圾回收算法

• G1算法
• 1.9后默认的垃圾回收算法，特点是保持高回收率并减少停顿，采用每次只清理一部分，而不是清理全部的增量式清理，以保证停顿时间不会过长。
• 其取消了新生代和老年代的物理划分，但任然属于分代收集器。
• 同CMS相同，会遍历所有对象，标记引用情况，清楚对象后对区域进行复制移动，以整合碎片空间
• ZBC算法

说说堆和栈的区别

• 栈是运行时单位，代表着逻辑，内含基本数据类型和堆中的引用，所在区域连续，没有碎片。
• 堆是存储单位，代表着数据，可被多个栈共享，所在区域不联系，碎片化。
• 功能不同：栈用来存储局部变量和方法调用，而堆内存来存储Java中的对象，无论是成员变量、局部变量、还是类变量，它们指向的对象都是存储在堆内存中。
• 共享性不一样：栈是线程私有的，堆是内存中共享的。
• 异常错误不同：栈内存不足：StackOverFlowError、堆内存不住：OutOfMemoryError
• 空间大小：栈的空间远远小于堆空间的大小

什么时候会发生FullGC

• 直接调用 System.gc() 方法
• 旧生代空间不足：新生代对象转入或创建大对象，当执行FullGC仍然内存不足时，抛出java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误
• 永久代空间满时：当系统要加载的类、反射的类、和调用方法比较多时，永久代可能会被占满，如果还是不足则抛出： java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

什么是虚拟机，为什么Java叫与平台无关的语言

• Java虚拟机是可以执行Java字节码的虚拟机进程，Java源文件被编译成Java虚拟机执行的字节码文件，Java编译后可实现跨平台，因为JVM虚拟机让这个变得可能。

谈谈对象分配规则

• 对象有限分配在Eden区，如果没有足够的空间，则进行MinorGC
• 大对象直接进入老年代，这样做是避免内存中进行拷贝（新生代采用复制算法收集内存）
• 长期存活的对象进入老年代，

描述下JVM加载class文件原理机制

• JVM的加载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，当Java程序需要某个类时，JVM确保这个类已经被加载、验证、准备、解析、初始化等操作，类加载就是把.class文件读取到内存中，通常创建一个字节数组进行存取。
• 类加载机制采用了双亲委派机制进行加载、保证了平台的安全性。

关于类的生命周期

• 加载、查找并加载二进制数据、在Java堆中创建一个Class类的对象。
• 连接（验证、准备、解析）
• 初始化：类赋值
• 使用：new出对象
• 卸载：执行垃圾回收

如何判断对象可以被回收

• 引用计数：每个对象都有一个引用计算属性、新增一个引用+1，引用释放-1，计数为0时可以回收，次方法简单，无法解决对象互相引用问题。
• 可达性分析：从GC Roots开始向下搜索，搜索所经过的路径称为引用链，当一个对象从GC Roots没有任何引用链时，则证明次对象是不可用的，可进行回收。

垃圾回收算法

• 标记-清除算法：算法分别是标记和清除两个阶段、首先标记出所需要清理的对象，在标记完成后统一对标记的对象进行回收。
• 复制算法：讲可用的容量划分为相等的两块，每次只使用其中的一块，当一块内存要用完了的时候，就将存活的对象复制到另一块上面，然后把已经使用过的一块全部清楚。
• 标记-压缩算法：标记和标记-清除算法中一致，让所有存活的内存都移向一边，然后清理掉端边界以外的内存。
• 分代收集算法：把堆内存分为新生代和老年代，这样可以根据不同年代的特点采用最适合的垃圾收集算法。

调优的命令有哪些

• jps：显示指定系统内所有HotSpot虚拟机进程
• jstat：用于监视虚拟机运行时状态命令，显示虚拟机内存，垃圾回收等。
• jmap：生成 heap dump文件
• jstack：生成当时的线程快照
• jinfo：实时查看和调整虚拟机的运行参数

常见的调优工具

• jconsole：jdk自带的监控控制台
• Java VisualVM：内存快照、线程快照。
• arthas 阿里巴巴开源 命令查看

为什么将-Xms和-Xmx设置为相同的值

• 每次JVM增加堆大小时，它都必须向操作系统申请额外的内存，这会有一定的时间开销。
• 使用较小的堆大小，使得GC更加的频繁，如果从最开始就设置大一些，GC就不会那也频繁。

逃逸分析

虚拟机为什么要使用元空间替换永久代

• 在之前方法区都是永久代来实现的
• 从1.8开始，取消了永久代，改为元空间，换句话说方法区还在，只是实现变了，从永久代变成了元空间。
• 在jdk1.8后，方法区存于元空间，物理内存不在于堆连续，而是直接存于本地内存中，理论上是（内存有多大、元空间就有多大）
• 之所以要替换永久代：是为了避免OOM异常，因为设置了永久代的大小，当使用元空间时，可以加载多少类的元数据不再由MaxPermSize来控制，而由系统实际空间来控制。

调优命令有哪些

• 堆栈内存相关
• -Xms 设置初始堆的大小
• -Xmx 设置最大堆的大小
• -Xss 每个线程的堆栈大小
• 垃圾收集器相关
• -XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。
• -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数
• -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 。可能会影响性能，但是
  可以消除碎片
• 辅助信息
• -XX:+PrintGCDetails 打印GC详细信息
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError让JVM在发生内存溢出的时候自动生成内存快照,排查问题用
• -XX:+DisableExplicitGC禁止系统System.gc()，防止手动误触发FGC造成问题

JVM有哪些垃圾回收器

• Serial收集器（复制算法）：新生代单线程收集器，有点是简单高效
• ParNew收集器（复制算法）：新生代并行收集器，实际是Serial多线程收集器。
• Parallel Scavenge（复制算法）：新生代并行收集器，高吞吐，高效利用CPU。
• Serial Old收集器（标记-整理）：老年代单线程收集器。
• Parallel Old收集器（标记-整理）：老年代并行收集器
• CMS（标记-清除）：搞并发，低停顿。
• G1（标记-整理）：Java堆并行收集器，不会产生内存碎片。
• ZGC：不设年龄分代，使用了读屏障，在JDK11中加入。
• 新生代垃圾收集器：Serial、ParNew、Paral
• 老年代垃圾收集器：CMS、Serial Old、Parallel Old
• 整堆收集器：G1、ZGC

如何选择垃圾收集器

• 如果堆不是特别大、且单核的机器、选择单线程收集器（参数： -XX:+UseSerialGC）
• 如果吞吐量优先的，并且停顿时间没有要求的，可以选择并行收集器（ -XX:+UseParallelGC）
• 响应要求高、较少的停顿、基本上选择CMS、G1、ZGC（-XX:+UseZGC、-XX:+UseG1GC）
• 使用并行收集器是一个不错的选择。