JVM面试题及答案(2023版最全总结) – mikechen

JVM面试题是Java面试经常考察的内容，下面给大家总结一份非常全面的JVM面试题及答案@mikechen

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JVM，全称是Java虚拟机，是Java编程语言的运行环境，它可以在不同的操作系统上运行Java程序。

Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码字节码。

如下图所示：

简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的，它是Java平台的核心组件，提供了许多功能，例如垃圾回收、内存管理、安全性和线程管理等。

JVM内存模型的整体结构，如下图所示：

包含：JVM堆、虚拟机栈、程序计数器、Java方法区、本地方法栈。

1.JVM堆（Heap）

它是Java虚拟机中最大的一块内存区域，用于存储对象实例和数组，堆是所有线程共享的，因此在多线程环境下需要注意并发访问的问题。

2.JVM方法区（Method Area）

它是所有线程共享的内存区域，用于存储已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。

方法区也称为永久代（PermGen），但在JDK8之后，永久代已被移除，被元空间（MetaSpace）所代替。

3.Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

用于存储方法的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。栈帧在方法执行结束后会被弹出。

4.程序计数器（Program Counter Register）

它是一块较小的内存区域，用于存储正在执行的Java虚拟机字节码指令的地址。

5.本地方法栈（Native Method Stacks）

它用于存储Java程序调用本地方法（Native Method）时的参数和返回值。

1.标记清除算法

如下图所示：

1.标记阶段

从程序的根对象开始，递归遍历所有可以到达的对象，并将它们标记为“可达”的对象。

2.清除阶段

遍历整个堆，将没有标记的对象，即未被标记为“可达”，视为垃圾并回收其占用的内存。

标记清除算法适用

标记清除算法适用于：存活对象较多的情况，比较适用于年老代。

2.复制算法

复制算法，如下图所示：

复制算法步骤，主要分为如下步骤：

第一步：标记出所有的存活对象

从根集合节点进行扫描，例如：线程栈中的对象、静态变量、寄存器中的指针等，标记出所有的存活对象，

第二步：复制对象到新内存

找出所有仍然存活的对象，并将这些存活的对象复制到一块儿新的内存，比如：上方图片下边的那一块儿绿色内存。

第三步：回收垃圾并被清除

当所有存活的对象都被复制到To区后，From区中的所有对象都可以被清除(图中上边的那一块儿内存)。

复制算法适合

复制算法适合存活对象较少的情况下比较高效，基本上98%的对象是”朝生夕死”的，存活下来的会很少，所以特别适合于新生代。

3.标记整理算法

如下图所示：

标记整理算法步骤，主要分为如下4个步骤：

标记整理算法适合

标记整理算法适合老年代进行垃圾收集，parallel Oldgc和Serial old收集器就是采用该算法进行回收的。

4.分代收集算法

分代收集算法就是目前虚拟机使用的回收算法，这种算法根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，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。

1.Serial串行收集器

Serial是一个新生代收集器，使用的是标记复制算法，Serial收集器是最基础也是历史最悠久的收集器。

如下图所示：

Serial串行收集器的主要特点是单线程收集，即只使用一个线程来完成垃圾收集工作，它使用标记复制算法进行垃圾回收。

2.Parallel并行收集器

Parallel并行收集器是在Serial收集器的基础上发展而来，如下图所示：

其主要特点是使用多个线程同时进行垃圾回收，从而提高垃圾回收的效率，它使用标记复制算法进行垃圾回收。

3.CMS收集器

CMS收集器，全称是Concurrent Mark Sweep，CMS收集器主要用于收集老年代的垃圾。

如下图所示：

相比于Serial和Parallel收集器，CMS收集器的主要特点是采用并发收集的方式，，采用的是标记清除算法。

4.G1收集器

G1垃圾收集器全称是Garbage First，G1垃圾收集器采用的是分代收集的思想。

如下图所示：

它将整个Java堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），每个区域可以是年轻代，也可以是老年代。

G1收集器的阶段分以下几个步骤：

5.ZGC垃圾收集器

ZGC也称为The Z Garbage Collector，ZGC垃圾收集器是JDK 11中推出的一款追求极致低延迟的性质的JVM垃圾收集器。

与CMS中的ParNew和G1类似，ZGC也采用标记复制算法，不过ZGC对该算法做了重大改进。

6.Shenandoah垃圾收集器

Shenandoah垃圾收集器于JDK 12中首次引入，主要针对需要大内存和低延迟的应用场景。

以下是重要的JVM调优参数：

1.指定JVM的初始内存和最大内存

参数：

示例：

指定JVM的初始内存为512MB，最大内存为2GB。

2.设置新生代的内存大小

参数：

示例：

Xmn2g:设置年轻代大小为2G。

3.指定持久代的初始大小和最大大小

参数：

示例：

指定持久代的初始大小为128MB，最大大小为256MB。

4.启用G1垃圾收集器

参数：

示例：

启用G1垃圾收集器。

5.启用CMS垃圾收集器

参数：

UseConcMarkSweepGC，表示启用CMS垃圾收集器。

6.打印垃圾收集器的详细信息和时间戳

参数：

参数：

打印垃圾收集器的详细信息和时间戳。

7.调整新生代和老年代的比例

参数：

NewRatio=2表示新生代和老年代的比例为1:2。

8.调整Eden区和Survivor区的比例

参数：

SurvivorRatio=8表示Eden区和Survivor区的比例为8:1。

JVM性能调优主要包含以下方法，大概分为5个步骤：

1.监控GC的状态

使用各种JVM调优工具，查看当前日志，分析当前JVM调优参数设置，并且分析当前堆内存快照和gc日志。

根据实际的各区域内存划分和GC执行时间，觉得是否进行优化。

举一个例子： 系统崩溃前的一些现象：

这个时候就需要分析JVM内存快照dump。

2.生成堆的dump文件

可以通过Java的jmap命令来生成该文件，需要分析dump文件。

3.分析dump文件

打开这个3G的堆信息文件，显然一般的Window系统没有这么大的内存，必须借助高配置的Linux，几种工具打开该文件：

文件太大，建议使用Eclipse专门的静态内存分析工具Mat打开分析。

4.分析和调整

这里会涉及到如下内容：

5.不断的试验和试错

最后，就需要通过不断的试验和试错，分析并找到最合适的参数，并则将这些参数应用到所有服务器。

以上就是JVM面试题及答案详解，更多JVM内容请查看：JVM(Java虚拟机)从0到1全部合集

以上!

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