JVM面试必备-编程知识

JVM三大问题

一、JVM内存区域划分

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二、JVM类加载机制

双亲委派模型（常考)

类加载的格式，类卸载

三、垃圾回收（GC)

具体垃圾回收GC步骤

1.判定对象是否为垃圾

方案1:引用计数

方案2：可达性分析

2.释放对象的内存

1.标记-清除（直接释放）

2.复制算法

3.标记整理

4.JVM的垃圾回收机制

JVM三大问题

一、JVM内存区域划分

首先来到第一个问题：什么是JVM呢？

JVM可以说是java的虚拟机，也可以叫做java的一个进程，每一个java进程都是JVM实例

堆，栈，方法区，程序计数器

成员变量->堆

局部变量，（引用类型也包括）->栈

静态变量->方法区

一个进程的运行过程中，就要从操作系统这里申请一些内存资源，JVM也是如此，搞了一大块内存供java代码执行的时候使用，JVM吧这一块内存，又划分出几个区域，作为不同用途。

二、JVM类加载机制

把类从硬盘文件加载到内存中

JAVA程序，最开始是写.java文件，编译成.class文件（字节码),运行java程序，JVM就会读取.class文件，把文件的内容放到内存中，并且构造成.class对象（类对象)

1.加载

找到.class文件，打开文件，读取文件内容，并且尝试解析格式

在JAVA代码中是直接的使用类

2.验证

验证当前.class文件是否符合要求

介绍一下上面的字段意思:

access_flags(相当于是不是public)

attribute注解

minor_version:小版本号

constant-pool:常量池

java文件里写的信息有什么，.class文件有所体现。

3.准备

给类对象分配内存，最终的目标就是构建出完整的类对象，分配内存+初始化。

4.解析

主要是初始化类对象涉及到一些字符串常量，其实字符串常量在.class文件就有了，直接读到内存中就行了。

常量池内符号引用，替换为直接引用的过程。（相对位置，经过偏移换到真实的内存地址)

相对位置是什么意思：我们去看电影，我知道电影的位置吗，不知道，因为我不知道他那个厅是怎么样的，但是我知道我坐在小美的旁边。

5.初始化

对类对象进行更具体的初始化操作，初始化静态成员，初始化静态代码块，加载父类

双亲委派模型（常考)

描述在类加载过程中，如何寻找.class文件。java圈子喜欢高大上的名字，比如自动装箱拆箱（其实不过也只是一个类型转换),

JVM加载.class文件的时候需要用到类加载器模块，JVM带了三个类加载器

Bootstrap ClassLoader

负责加载标准库的类，JAVA有标准文档，描述了都要提供哪些类，

Extension ClassLoader

负责加载JVM扩展的库，除了标准库之外，实现JVM厂商，还会添加一些类

Application ClassLoader

负责加载第三方库，像之前用到的mysql,jdbc,servlet（自己代码中写的类)

此处父子，不是父类子类，继承，而是对象有一个parent引用，指向父类类加载器实例

1. 从Application ClassLoader开始，但是他并不会立即搜索第三方库的目录，而是把加载任务委派给父亲，让父亲先加载

2.到了Extension ClassLoader，也不会立即搜索扩展库目录，也是把加载任务委派给父亲，也让父亲先尝试加载。

3.到了Bootstrap ClassLoader,也不想理机搜索标准库，而是也想把任务给父亲，但是他没有父亲，只能自己动手来搜索了

如果找到了这个类，会进行后续的加载（也就和Application和Extension没关系了)没找到，则把任务还给孩子，给Extension完成

4.任务再次回到Extension ClassLoader手上，他就要搜索扩展库的目录，看没有匹配的,.class文件找到，走，没找到就给他的孩子

5.任务回到了Application ClassLoader,就要搜索第三方库的目录（往往是你的项目目录，以及和jvm一些配置项有关-classpath有关系找到了，就进行后续的加载，找不到，就要抛异常)

类加载中，更重要，更关键的是针对.class文件的解析校验。

类加载的格式，类卸载

一个类，什么时候会被加载呢？（懒汉模式当我用到了才会加载）

1.构造类的实例

2.使用了类的静态方法/静态属性

3.子类的加载会触发父类

类加载后，后续就不必加载了

类卸载（把类对象干掉)

属于是特殊情况

一般来说

一般来说类加载过后就不必考虑卸载。一直保存到程序运行结束

但是有的特殊场景可能用到卸载操作

有的服务器需要打，“热补丁”

代码有bug,正常操作是修改代码，重新编译，用新的版本来去代替旧版本，重启服务器，有些特殊情况，服务器不方便重启，可以通过打补丁的方式，通过一些特殊手段，把需要替换的类给卸载掉，直接用加载好的类去替换（新版代码）

有些情况不方便去重启服务器，就可以通过“打补丁”的方式把需要替换的类替换掉，直接用加载好的类卸载掉，直接用加载好的新的类替换（新版代码）

热“并不需要重启，也不需要重新编译”

冷“不需要重新编译，但是需要重启“

JAVA这里用的补丁较少，游戏可能会多一点，比如不停服更新

三、垃圾回收（GC)

于是JAVA引入了垃圾回收机制，自动去判定，某个内存是否会被继续使用（如果不会就把这个内存当成垃圾）

JVM有好多内存分区，那么GC回收的是哪里的对象呢？

栈首先不需要GC去回收，栈里面包含很多栈帧

栈不需要GC回收吗，栈里包含很多”栈帧“，一个栈帧对应一个方法，该方法执行结束，此时这个栈帧就销毁了，栈帧上的局部变量啥的自然销毁。

程序计数器同理，线程销毁，自然也跟着销毁

方法区，类对象，很少会涉及到对象的卸载

堆才是GC的主要战场

具体垃圾回收GC步骤

1.判定对象是否为垃圾

判定对象是否是垃圾的方式->看是否有引用指向他

方案1:引用计数

给这个对象安排一个计数器，每次有引用指向他它，就把计数器+1，每次引用被销毁，计数器-1，当计数器为0的时候，意味着该对象就是垃圾了。

下列代码是对应的过程。

引用计数的两个明显的缺陷：

1.空间利用率比较低，浪费更多的内存空间

如果给引用计数分配了两个字节，对象本体才四个字节的话，引用计数就浪费了50%的空间，如果代码中都是这些小对象，并且数量众多，此时浪费非常明显了就。

2.可能存在循环引用的问题，导致对象不能被正确识为垃圾

如下图，类似于死锁这种

方案2：可达性分析

JVM首先会从现有代码中能直接访问到的引用出发，尝试访问遍历所有能访问的对象，只要对象能访问到，都可以标记成可达。完成遍历之后，可达之外的东西，也就是不可达，可就是垃圾咯

更多的是看能不能到达，不能到达，就给你置空

2.释放对象的内存

1.标记-清除（直接释放）

这种问题，假如不去处理，还是挺严重的，内存碎片随着程序的运行越来越多，越来越碎，内存越来越难申请。

2.复制算法

复制算法，通过冗余的内存空间，把有效的对象复制到另一部分空间，来避免内存碎片

把一个内存，分成两份，用一份，丢一份，把左侧区域中，有效的对象，复制到右侧，接下来就可以使用右侧区域了，用了一段时间之后，也会有很多对象，也是相同的道理，把有效对象复制到左边，把右侧区域统一释放

3.标记整理

顺序表删除元素：搬运

实际有用的只有1，3，5

把没用的都迁移到后面，然后后面的元素进行删除。