JVM面试基本问题整理

文章目录

1、说下对JVM内存模型的理解
2、运行时常量池的位置
3、常量池和运行时常量池的区别
4、内存溢出和内存泄漏
5、Java 对象大小计算
6、GCROOT都有什么
7、常用的JVM启动参数有哪些
8、TLAB

1、说下对JVM内存模型的理解

在这里插入图片描述
1）线程私有区域

程序计数器（Program Counter Register）
- 作用：记录当前线程正在执行的字节码指令地址。
- 存储内容：当前线程所执行的字节码指令地址。每个线程都有一个独立的程序计数器，用于线程切换后能恢复正确的执行位置。
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）
- 作用：管理线程的方法调用和执行。
- 存储内容：栈帧（Stack Frame），包含局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法调用都会创建一个栈帧。
本地方法栈（Native Method Stack）
- 作用：管理本地（Native）方法的调用。
- 存储内容：与 Java 虚拟机栈类似，但用于本地方法的执行。

2）线程共享区域

堆（Heap）
- 作用：存储所有对象实例和数组。
- 存储内容：所有对象实例和数组。堆是垃圾收集的主要区域。
方法区（Method Area）
- 作用：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。
- 存储内容：类信息（元数据）、常量池、静态变量、JIT 编译后的代码。
元空间（Metaspace）：JDK 8 之后，方法区改为使用本地内存的元空间来存储类元数据。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）
- 作用：存储编译期生成的各种字面量和符号引用。
- 存储内容：字面量、符号引用。这部分内容是方法区的一部分，但因为其重要性，通常单独列出。JDK 8 及之后挪到了堆中。

2、运行时常量池的位置

JDK 7 之前：
运行时常量池位于永久代中。
永久代存储类元数据、常量池、静态变量、类方法等。
JDK 7：
运行时常量池从永久代移到了堆中。
永久代依然存在，用于存储类元数据和其他信息，但常量池不再存放在永久代中。
JDK 8 及之后：
方法区被移除，取而代之的是元空间（Metaspace）。
元空间使用本地内存存储类元数据（如类名、方法、字段等），不再受限于堆大小。
运行时常量池依然位于堆中，不在元空间内。

3、常量池和运行时常量池的区别

常量池和运行时常量池是 Java 中两个相关但不同的概念，它们分别用于不同的阶段和存储不同类型的数据。

1）常量池（Constant Pool）
常量池是在编译期生成的，是 Class 文件的一部分。每个 Class 文件都包含一个常量池，存储了编译期间生成的各种字面量和符号引用。

特点和存储内容

位置：Class 文件中。
存储内容：
字面量（如整数、浮点数、字符串常量）。
符号引用（如类名、方法名、字段名、接口方法名）。
作用：用于支持 Java 虚拟机在类加载时和运行时对这些字面量和符号引用的解析。

2）运行时常量池（Runtime Constant Pool）
运行时常量池是从常量池加载而来的，是每个类或接口在加载后存储在 JVM 内存中的一部分。运行时常量池存在于方法区中（在 JDK 8 之后，方法区被元空间取代，但运行时常量池仍然位于堆内存中）。

特点和存储内容

位置：方法区的一部分（JDK 8 之后为堆内存）。
存储内容：
从 Class 文件的常量池中加载的字面量和符号引用。
动态生成的常量（如字符串池中的字符串常量）。
作用：在运行时为 JVM 提供字面量和符号引用的解析与存储支持，允许在运行时添加新的常量。

主要区别：生成时机、位置、内容、作用不同

4、内存溢出和内存泄漏

内存溢出（OutOfMemory）和内存泄漏（Memory Leak）是两种常见的内存管理问题，它们在性质、原因和影响方面有所不同。

1）内存溢出
定义：内存溢出是指程序在运行过程中，申请内存时没有足够的内存可用，导致 JVM 或操作系统抛出内存不足的错误。

原因

堆内存溢出：程序创建了太多对象，导致堆内存耗尽。例如，使用了一个大集合而没有适时清除无用对象。
方法区溢出：加载了过多的类或方法，导致方法区（元空间）耗尽。这在频繁动态生成类的应用（如使用大量代理或反射）中常见。
栈内存溢出：递归调用过深或方法调用栈过大，导致栈内存耗尽。例如，递归没有适时结束。

表现

堆内存溢出：JVM 抛出 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误。
方法区溢出：JVM 抛出 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace（JDK 8 及以后）或 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space（JDK 7 及以前）错误。
栈内存溢出：JVM 抛出 java.lang.StackOverflowError 或 java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread 错误。

解决方法

优化代码：避免创建过多的对象，使用更有效的数据结构。
调整 JVM 参数：增加堆内存（-Xmx），增加元空间大小（-XX:MaxMetaspaceSize）。
改进算法：减少递归深度，使用循环替代深度递归。

2）内存泄漏
定义：内存泄漏是指程序在运行过程中，已经不再使用的对象或资源仍然被引用，导致这些对象或资源无法被垃圾收集器回收，逐渐耗尽内存。

原因

长生命周期对象引用短生命周期对象：如静态集合类持有对动态创建对象的引用，导致动态对象不能被回收。
未正确关闭资源：如数据库连接、文件流未关闭。
事件监听和回调：注册的事件监听器或回调未被适时移除，导致对象无法被回收。

表现

内存使用持续增加：应用程序在运行过程中，内存使用持续增加，直至耗尽内存。
性能下降：随着内存使用增加，GC 的频率和时间增加，导致性能下降。

解决方法

检查引用：确保不再使用的对象不再被引用。
及时关闭资源：使用 try-with-resources 语句或在 finally 块中关闭资源。
移除监听器：在不再需要时，移除注册的事件监听器或回调。

总结
内存溢出 vs 内存泄漏

5、Java 对象大小计算

计算 Java 对象的大小涉及对象头、实例数据和对齐填充。以下是具体的计算方法：

1）对象头（Object Header）：

Mark Word：32 位 JVM 中占 4 字节，64 位 JVM 中占 8 字节。
Class Pointer：32 位 JVM 中占 4 字节，64 位 JVM 中占 8 字节（使用压缩指针时为 4 字节）。

2）实例数据（Instance Data）：

对象的字段数据。基本类型字段的大小如：int 4 字节，byte 1 字节。引用类型字段在 32 位 JVM 中占 4 字节，64 位 JVM 中占 8 字节（使用压缩指针时为 4 字节）。

3）对齐填充（Padding）：

为满足对象大小是 8 字节的倍数，JVM 可能会在对象结尾添加填充字节。

示例：

public class ComplexObject {
    int intField;         // 4 字节
    double doubleField;   // 8 字节
    Object refField;      // 4 字节（压缩指针）
    byte byteField;       // 1 字节
}

计算步骤：

对象头：64 位 JVM 使用压缩指针时为 16 字节（8 字节 Mark Word + 8 字节 Class Pointer）。
实例数据：intField 4 字节，doubleField 8 字节，refField 4 字节，byteField 1 字节。
对齐填充：当前大小为 16 + 4 + 8 + 4 + 1 = 33 字节，需填充 7 字节。
总大小：16 + 4 + 8 + 4 + 1 + 7 = 40 字节。

⭐️总结

对象头：64 位 JVM 压缩指针时为 16 字节。
实例数据：基本类型按大小分配，引用类型使用压缩指针为 4 字节。
对齐填充：确保总大小为 8 字节的倍数。

6、GCROOT都有什么

在 Java 中，GCROOT（垃圾回收根）是指可以直接或间接引用到活动对象的引用链的起点。GC ROOT 对象是 GC 不会回收的对象，因为它们在程序执行期间仍然可访问。

GC ROOT 可能包括以下几种类型的对象：

静态变量（Static Variables）：类的静态变量引用的对象。
本地变量（Local Variables）：当前活动线程的栈帧中的局部变量引用的对象。
活动线程（Active Threads）：尚未终止的线程引用的对象。
JNI 引用（JNI References）：由本地方法（Native Method）引用的 Java 对象。
虚拟机内部引用（JVM Internal References）：由虚拟机自身引用的对象，如常量池、类的引用等。

7、常用的JVM启动参数有哪些

JVM (Java虚拟机)的启动参数用于配置和调整Java应用程序的运行时行为。以下是一些常用的JVM启动参数:

.-Xmx: 指定Java堆内存的最大限制。例如，-Xmx512m 表示最大堆内存为512兆字节
-Xms: 指定Java堆内存的初始大小。例如，-Xms256m 表示初始堆内存为256兆字节
-Xss: 指定每个线程的堆栈大小。例如，-Xss256k 表示每个线程的堆栈大小为256千字节。
-XX:MaxPermSize (对于Java 7及之前的版本)或-XX:MaxMetaspaceSize(对于Java 8及以后的版本): 指定永久代 ava 7及之前)或元空间 (Java8及以后) 的最大大小。
-XX:PermSize(对于Java 7及之前的版本)或 -XXMetaspaceSize (对于Java 8及以后的版本): 指定永久代 Java 7及之前)或元空间 (Java 8及以后) 的初始大小。
-Xmn: 指定年轻代的大小。例如，-Xmn256m 表示年轻代大小为256兆字节,
-XX:SurivorRatio: 指定年轻代中Eden区与Survivor区的大小此例。例如-XX:SuvivorRatio=8 表示Eden区与每个Surivor区的大小比例为8:1.
-XX:NewRatio: 指定年轻代与老年代的大小比例。例如，-XX:NewRatio=2 表示年轻代和老年代的比例为1:2.
-XX:MaxGCPauseMilis: 设置垃圾回收的最大暂停时间目标。例如，-XX:MaxGCPauseMilis=100 表示垃圾回收的最大暂信时间目标为100毫秒
-XX:ParallelGCThreads: 指定并行垃圾回收线程的数量。例如，-XX:ParallelGCThreads=4 表示使用4个线程进行并行垃圾回收,
-XX:+UseConcMarkSweepGC: 启用并发标记清除垃圾回收器。
-XX:+UseG1GC: 启用G1 (Garbage First) 垃圾回收器。
-Dproperty=value: 设置Java系统属性，可以在应用程序中使用 System.getProperty"property")来获取这些属性的值。这些是一些常见的JM启动参数，可以根据应用程序的需和性能调优的目标进行调整。JVM启动参数的使用可以显著影响应用程序的性能和行为，因此在设置这些参数时需要谨慎。同时，JVM支持的启动参数因不同的JVM版本和供应商而有所不同,建议查阅相关文档以获取更详细的信息。