介绍下 Java 内存区域(运⾏时数据区)

线程私有的：

• 程序计数器
• 虚拟机栈
• 本地⽅法栈

线程共享的：

• 堆
• ⽅法区
• 直接内存 (⾮运⾏时数据区的⼀部分)

程序计数器

指示Java虚拟机下一条需要执行的字节码指令。

虚拟机栈

虚拟机栈中执行每个方法的时候，都会创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。

本地⽅法栈

虚拟机使⽤到的 Native ⽅法服务。

堆

Java 对象的存储区域，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。
在JDK7和之前，堆内存通常被分为三部分：

• 新生代内存
• 老生代
• 永生代

JDK8版本之后，方法区（永生代）被彻底移除了，变为了元空间，元空间使用的是直接内存

⽅法区

它⽤于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据

为什么要将永久代 (PermGen) 替换为元空间 (MetaSpace) 呢?

1. 整个永久代有⼀个 JVM 本身设置固定⼤⼩上限，⽆法进⾏调整，⽽元空间使⽤的是直接内存，受本机可⽤内存的限制，虽然元空间仍旧可能溢出，但是⽐原来出现的⼏率会更⼩。
   2.元空间⾥⾯存放的是类的元数据，这样加载多少类的元数据就不由 MaxPermSize 控制了,⽽由系统的实际可⽤空间来控制，这样能加载的类就更多了。

常用的 jvm 调优的参数都有哪些？

说⼀下Java对象的创建过程

Step1:类加载检查

虚拟机遇到一条new指令时，先检查常量池是否已经加载相应的类，如果没有，必须先执行相应的类加载。

Step2:分配内存

在类加载检查通过之后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。若Java堆中内存是绝对规整的，使用“指针碰撞“方式分配内存；如果不是规整的，就从空闲列表中分配，叫做”空闲列表“方式。

在创建对象的时候有⼀个很重要的问题，就是线程安全，因为在实际开发过程中，创建对象是很频繁的事情，作为虚拟机来说，必须要保证线程是安全的，通常来讲，虚拟机采⽤两种⽅式来保证线程安全：

• CAS+失败重试： CAS 是乐观锁的⼀种实现⽅式。所谓乐观锁就是，每次不加锁⽽是假设没有冲突⽽去完成某项操作，如果因为冲突失败就重试，直到成功为⽌。 虚拟机采⽤ CAS配上失败重试的⽅式保证更新操作的原⼦性。
• TLAB： 为每⼀个线程预先在 Eden 区分配⼀块⼉内存， JVM 在给线程中的对象分配内存时，⾸先在 TLAB 分配，当对象⼤于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已⽤尽时，再采⽤上述的 CAS 进⾏内存分配

  Step3:初始化零值

  内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这⼀步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使⽤，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

  Step4:设置对象头

  初始化零值完成之后， 虚拟机要对对象进⾏必要的设置

  Step5:执⾏ init ⽅法

  在上⾯⼯作都完成之后，从虚拟机的视⻆来看，⼀个新的对象已经产⽣了，但从 Java 程序的视⻆来看，对象创建才刚开始， ⽅法还没有执⾏，所有的字段都还为零。

什么是类加载？何时类加载？类加载流程？

Java中的所有类，都需要由类加载器装载到JVM中才能运行。类加载器本身也是一个类，而它的工作就是把class文件从硬盘读取到内存中。

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。

类装载分为以下 5 个步骤：
（1）加载：根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入；
（2）验证：检查加载的 class 文件的正确性；
（3）准备：给类中的静态变量分配内存空间；
（4）解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
（5）初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

知道哪些类加载器。类加载器之间的关系？

主要有一下四种类加载器:
（1）启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)用来加载java核心类库，无法被java程序直接引用。
（2）扩展类加载器(extensions class loader):它用来加载 Java 的扩展库。Java 虚拟机的实现会提供一个扩展库目录。该类加载器在此目录里面查找并加载 Java 类。
（3）系统类加载器（system class loader）：它根据 Java 应用的类路径（CLASSPATH）来加载 Java 类。一般来说，Java 应用的类都是由它来完成加载的。可以通过 ClassLoader.getSystemClassLoader()来获取它。
（4）用户自定义类加载器，通过继承 java.lang.ClassLoader类的方式实现。

类加载器的双亲委派了解么？

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双亲委派模型：当一个类收到了类加载请求时，不会自己先去加载这个类，而是将其委派给父类，由父类去加载，如果此时父类不能加载，反馈给子类，由子类去完成类的加载。

为 什 么 需 要 双 亲 委 派

可以避免多层级的加载器结构重复加载某些类

栈中存放什么数据，堆中呢？

1.堆内存用来存放由new创建的对象和数组。
2.栈内存用来存放方法或者局部变量等

大对象放在哪个内存区域

JVM在分配内存空间给大对象时，如果young区空间不足，会直接在old区切一块过去。从而保证整个JVM的正常运转。

垃圾回收有哪些算法

标记-清除算法

该算法分为“标记”和“清除”阶段：⾸先标记出所有不需要回收的对象，在标记完成后统⼀回收掉所有没有被标记的对象。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。这种垃圾收集算法会带来两个明显的问题：1. 效率问题 2. 空间问题（标记清除后会产⽣⼤量不连续的碎⽚）

复制算法

为了解决效率问题， “复制”收集算法出现了。它可以将内存分为⼤⼩相同的两块，每次使⽤其中的⼀块。当这⼀块的内存使⽤完后，就将还存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。这样就使每次的内存回收都是对内存区间的⼀半进⾏回收。

标记-整理算法

分为两阶段“标记”和“整理”。首先标记出哪些对象可被回收，在标记完成后，将对象向一端移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

分代收集算法

当前虚拟机的垃圾收集都采⽤分代收集算法，这种算法没有什么新的思想，只是根据对象存活周期的不同将内存分为⼏块。⼀般将 java 堆分为新⽣代和⽼年代，这样我们就可以根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法。
⽐如在新⽣代中，每次收集都会有⼤量对象死去，所以可以选择复制算法，只需要付出少量对象的复制成本就可以完成每次垃圾收集。⽽⽼年代的对象存活⼏率是⽐较⾼的，⽽且没有额外的空间对它进⾏分配担保，所以我们必须选择“标记-清除”或“标记-整理”算法进⾏垃圾收集。

GC的全流程

1、新创建的对象，绝大多数都会存储在 Eden 中，
2、当 Eden 满了（达到一定比例）不能创建新对象，则触发垃圾回收（ GC），将无用对象清理掉，然后剩余对象复制到某个 Survivor 中，如 S1，同时清空 Eden 区。
3、当 Eden 区再次满了，会将 S1 中的不能清空的对象存到另外一个 Survivor 中，如 S2，同时将 Eden 区中的不能清空的对象，也复制到 S1 中，保证 Eden 和 S1，均被清空。
4、重复多次(默认 15 次)Survivor 中没有被清理的对象，则会复制到老年代 Old(Tenured)区中，
5、当 Old 区满了，则会触发一个一次完整地垃圾回收（ FullGC），之前新生代的垃圾回收称为（ minorGC）

如何识别垃圾，判定对象是否可被回收？

答：

1. 引用计数法，一个对象如果没有任何与之关联的引用，即他们的引用计数都不为0。缺点：无法解决循环引用的问题
2. 可达性分析，GC root和一个对象之间没有可达路径，则称该对象不可达。

Java 中的堆是 GC 收集垃圾的主要区域，GC 分为两种：Minor GC、Full GC ( 或称为 Major GC )。

• Minor GC：新生代（Young Gen）空间不足时触发收集，由于Java 中的大部分对象通常不需长久存活，新生代是GC收集频繁区域，所以采用复制算法。
• Full GC：老年代（Old Gen ）空间不足或元空间达到高水位线执行收集动作，由于存放大对象及长久存活下的对象，占用内存空间大，回收效率低，所以采用标记-清除算法。

jvm 有哪些垃圾回收器？

Serial(串行)收集器

针对新生代；
采用复制算法；
单线程收集；
进行垃圾收集时，必须暂停所有工作线程，直到完成；

使用-XX:+UseSerialGC参数可以设置新生代使用这个Serial收集器

ParNew(并行)收集器

除了多线程外，其余的行为、特点和Serial收集器一样，也是使用复制算法—
通常大家线上系统都是ParNew垃圾回收器作为新生代的垃圾回收器
“-XX:+UseParNewGC”选项 ，JVM启动之后对新生代进行垃圾回收的，就是
ParNew垃圾回收器了

CMS收集器

答：CMS是一款并发、使用标记-清除算法的gc。CMS是针对老年代进行回收的GC。
如何执行： ①、初始标记，会导致stw
②、并发标记，与用户线程同时运行
④、 重新标记 (STW)
⑤、并发清理
缺点：

1. 垃圾碎片的问题，由于它使用的是 标记-清楚算法，所以就会出现垃圾碎片问题
2. 重新标记耗时长
3. 会产生concurrent mode failure，意思是当执行GC的过程中，年轻代和老年代空间都不足，但此时业务创建的对象放不下导致的

如何解决：

1. 设置-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=n ，意思是上一次CMS并发GC执行过后，到底还要再执行多少次full GC才会做压缩
2. -XX:+CMSScavengeBeforeRemark，意思是在执行remark操作之前先做一次Young GC，目的在于减少年轻代对老年代的无效引用，降低remark时的开销
3. -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=60：是指设定CMS在对内存占用率达到60%的时候开始GC。

   G1收集器

   G1是一款面向服务端应用的垃圾回收器。

• 并行与并发：与CMS类似，充分里用多核CPU的优势，G1仍然可以不暂停用户线程执行垃圾收集工作
• 分代收集：分代的概念依然在G1保留，当时它不需要和其他垃圾收集器配合使用，可以独立管理整个堆内存
• 空间的整合：G1整体上采用的是标记-整理算法，从局部（Region）采用的是复制算法，这两种算法都意味着G1不需要进行内存碎片整理
• 可预测的停顿：能够让用户指定在时间片段内，消耗在垃圾收集的时间不超过多长时间。

说一下 jvm 调优的工具？

答：jdk自带的工具：
1. jps：虚拟机进程状况工具
2. jstat：虚拟机统计信息监视工具
3. jmap： Java 内存印象工具
4. jhat：虚拟机堆转储快照分析工具
5. jstack： Java 堆栈跟踪工具
6. jinfo： Java 配置信息工具
第三方：MAT、gcviewer

强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别？

强引用 ： 我们平时new了一个对象就是强引用，例如 Object obj = new Object();即使在内存不足的情况下，JVM宁愿抛出OutOfMemory错误也不会回收这种对象。
软引用 ：如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存
弱引用 ：具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。
虚引用 ：如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。

课外资料：
https://www.it610.com/article/1295493801233686528.htm