1.JVM組成

JVM由那些部分組成，運行流程是什么？

JVM是Java程序的運行環境

組成部分：

類加載器：加載字節碼文件到內存

運行時數據區：包括方法區，堆，棧，程序計數器，本地方法棧

執行引擎：執行字節碼，優化代碼

垃圾回收器：管理堆內存

運行流程：

加載字節碼，準備運行環境，執行字節碼，垃圾回收，程序結束

什么是程序計數器

用于記錄每個線程正在執行的字節碼指令的地址，用于保存字節碼行號。當一個線程執行一段字節碼到某個位置時，CUP使用權被另一個線程奪走，當前執行的地址會記錄下來，當執行權回到當前線程時，會接著上次記錄的位置繼續執行

介紹Java堆

堆是一個線程共享的區域，主要用于保存對象實例，數組等，堆中內存不夠會拋出OOM異常

堆區分為年輕代和老年代，年輕代被化為三部分，一個Eden區和兩個S區，一個對象創建后會先到Eden區，如果對象被垃圾回收后還能存活就移動到S0或S1,再經過幾次垃圾回收后還能存活則移動到老年代區中，老年代中存的是生命周期比較長的對象，

JDK1.7和1.8堆的區別

1.7中有一個永久代，存類信息，靜態變量，常量，編譯后代碼，1.8移除了永久代，將數據存到本地內存中的元空間區，防止內存溢出

什么是虛擬機棧

每個線程運行時所需要的內存稱為虛擬機棧，是一個先進后出結構，每個棧由多個棧幀組成，每個對應著每次方法調用時所占用的內存和數據，每個線程只能有一個活動棧幀，對應了當前正在執行的方法

垃圾回收是否設計棧內存

垃圾回收主要指堆內存，當棧幀彈棧以后，內存就會釋放

棧內存分配越大越好嗎

未必，默認的棧內存通常為1024k，棧幀過大會導致線程數減少

方法內的局部變量是否線程安全

如果方法內局部變量沒有逃離方法的作用范圍，那就是線程安全的，變量的創建和銷毀都是在當前線程的虛擬機棧中完成的

如果局部變量引用了其他對象并逃離的方法的作用范圍，那就要考慮線程安全

棧內存溢出情況

棧幀過多導致內存溢出，如遞歸調用

棧幀過大導致內存溢出

堆和棧的區別

棧內存一般用來存儲局部變量和方法調用，堆用來存儲Java對象和數組，堆會用垃圾回收，棧不會

棧內存時線程私有的，堆內存是線程共享的

異常錯誤不同，內存不足時，棧報StackOverFlow,堆報OutOfMemory

解釋方法區

方法區主要存類的信息，運行時常量池，是各個線程共享的內存區域，在虛擬機啟動時創建，虛擬機關閉時銷毀

方法區在JDK 1.7時在堆區的永久代中，JDK1.8后取消了永久代，單獨存在元空間中，避免了在堆區的OOM

解釋一下運行時常量池

常量池可以看作一張表，虛擬機指令可以根據這張表找到要執行的類名，方法名，參數類型等信息

當類被加載時，常量池的信息就會放入運行時常量池，并把符號地址轉為真實地址

直接內存

不屬于JVM的內存結構，是虛擬機的系統內存，常見于NIO操作，用于數據緩沖區，直接內存相當于一塊操作系統和Java代碼都可以訪問到的共享區域，比如我們在文件IO操作中，使用傳統的BIO，需要調用操作系統的文件API，涉及到CPU用戶態和內核態的切換，資源開銷很大，引入直接內存之后，可以通過直接內存建立起系統內存和Java內存的交互傳輸

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2.類加載器

什么是類加載器

類加載器的作用是將字節碼文件加載到JVM中，從而使Java程序能夠運行起來

類加載器有哪些：

啟動類加載器，擴展類加載器，應用類加載器（用戶自己編寫的Java類），自定義類加載器

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什么是雙親委派機制

加載一個類，先委托上一級的加載器進行加載，如果上級加載器也有上級，則繼續向上委托，如果委托上級都沒有加載，則子加載器嘗試加載該類

JVM為什么采用雙親委派機制

可以避免一個類被重復加載，當父類加載后則無需重復加載，保證唯一性

為了安全，保證類庫API不會被修改

類裝載的執行過程

加載：根據類的全名獲取類的字節碼文件，將其轉換為方法區內的運行時數據結構

驗證：對字節碼進行校驗，確保符合JVM規范

準備：為類的靜態變量分配內存，設置默認初始值

靜態變量是final修飾的基本類型或字符串常量，賦值在準備階段完成

靜態變量是final修飾的引用類型，復制也初始化階段完成

解析：將符號引用轉為直接引用，即將類，方法，字段等解析為內存地址

初始化：執行類的初始化代碼，包括靜態變量賦值和靜態代碼塊的執行

使用：JVM開始從入口方法執行用戶的程序代碼，如調用靜態類的成員信息，使用new關鍵字創建對象實例

卸載：當用戶程序代碼執行完畢后，JVM開始銷毀創建的Class對象

3.垃圾回收

簡述垃圾回收機制

在Java語言中，有自動的垃圾回收機制，開發者只需要關注內存的申請，內存的釋放由系統自動識別完成，不同的對象引用會有不同的回收機制

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對象什么時候可以被垃圾回收器回收

如果一個對象或多個對象沒有任何引用指向它了，那么這個對象現在就是垃圾，就有可能被GC回收

垃圾定位方法

引用計數法：一個對象被引用一次，則在當前對象頭上遞增一次引用次數，如果引用次數為0，則代表該對象可回收，如果出現循環引用的畫計數法就會失效

可達性分析算法：會存在一個根節點，其引用指向下一個節點，依次向下類推，直到所有節點遍歷完畢

判斷如果某對象和根對象無直接或間接引用則可以被垃圾回收

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JVM垃圾回收算法

標記清除算法：分標記和清除兩個階段，根據可達性算法通過GCRoot得出垃圾并進行標記，對這些標記為可回收的內容進行垃圾回收，效率高，有磁盤碎片，內存不連續

標記整理算法：標記清除的過程一樣，但是會將清理后存活的對象都向內存的一端移動，然后清理邊界之外的垃圾，無內存碎片，對象需要移動，效率低

復制算法：將原有的空間一分為二，每次只用其中一塊，垃圾回收時，將正在使用的對象復制到另一塊內存空間中，然后將當前空間清空，交換兩塊內存的角色，完成垃圾回收，無碎片，內存使用率低

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JVM的分代回收

堆被分成兩份，新生代和老年代(比例為1：2)，對于新生代內部又分Eden區，兩個幸存區：From,to

新創建的對象首先被分到Eden區，當Eden區內存不足時，標記Eden區和From區的存活對象并將其復制到to區中,復制完成后，Eden和from中的內存被釋放，經過一段時間Eden區內存又不足，標記Eden和to區存活的對象，將存活的對象復制到from區，當幸存區對象熬過幾次回收就會晉升到老年代

MinorGC、 Mixed GC 、 FullGC的區別是什么

MinorGC發生在新生代的垃圾回收，暫停時間短

MixedGC發生在新生代和部分老年代區域的垃圾回收。G1收集器持有

FullGC發生在新生代和老年代的完整垃圾回收，暫停時間長，應盡量避免

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JVM有哪些垃圾回收器

串行垃圾回收器：垃圾回收時，只有一個線程在工作，其他線程都要阻塞等待垃圾回收完成。Serial作用于新生代，采用復制算法，Serial作用于老年代，采用標記整理算法

并行垃圾回收器：多個線程完成垃圾回收工作，其他線程同樣阻塞，Parallel New用于新生代，采用復制算法，Parallel Old作用老年代，采用標記整理算法

CMS(并發)垃圾回收器：針對老年代進行垃圾回收，不會造成線程阻塞，會追蹤標記整個GCRoot,將其直接關聯和間接關聯的對象

G1垃圾回收器，作用于新生代和老年代

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詳細聊一下G1垃圾回收器

用于新生代和老年代的垃圾回收，在JDK9后JVM默認用的G1垃圾回收，采用的回收算法是復制算法，分為三個階段

首先G1將內存劃分為多個區域，每個區域都可以充當Elen區，幸存者區。jumongous等

新生代回收：

初始時，所有區域處于空閑狀態,創建了一些對象，挑出一部分空閑區左Eden區存儲這些對象，當Eden區需要垃圾回收時，挑一個空閑區域做幸存區，用復制算法復制存活對象，需要暫停用戶線程，再往后，Eden區內存又不足了，將Eden區以及幸存區的存活對象復制到新的幸存區，將較老的對象晉升至老年代

并發標記：

當老年代占用內存超過閾值（默認45%）后，觸發并發標記，無需暫停用戶線程，并發標記后會沖標解決漏標問題（此時需要暫停線程），這些都完成后就知道了老年代有哪些存活對象，之后進入混合手機階段，此時不會堆老年代區域進行回收，而是根據暫停時間目標優先回收價值高的區域

混合收集：

復制完成，內存釋放，進入下一輪垃圾回收，如果對象非常大，會開出Jupmgous區存儲巨型對象

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強引用，弱引用，軟引用，虛引用

強引用：只要所有的GCRoots能找到，就不會被回收

軟引用：需要配合SoftReference使用，當垃圾多次回收，內存依然不夠用時會回收軟引用對象

弱引用：需要配合WeakReference使用，只要進行垃圾回收，就會把弱引用回收

虛引用：必須配合引用隊列使用，被引用對象回收時，會將虛引用入隊，由Reference Handler線程調用虛引用相關方法釋放內存

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4.JVM實踐

JVM調優參數設置

war包部署在tomcat中設置

jar包部署在啟動參數中設置

設置堆空間：-XMS（初始） -XMX（最大）

最大大小為默認物理內存的四分之一，初始大小時物理內存的六十四分之一

堆太小，會導致頻繁的年輕代和老年代和垃圾回收，產生stw,用戶線程阻塞，太大，可能會導致FullGC,會掃描整個堆空間，暫停用戶線程的時間長

虛擬機棧設置：-XSS 每個線程默認1M

新生代中Eden區和兩個幸存區的大小比例：默認8：1：1 -XXSus**=9 設置比例

年輕代晉升老年代的閾值: 默認為15，范圍0-15

設置垃圾回收期

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JVM調優工具

命令:

jps:查看進程狀態信息

jstack:查看進程內線程堆棧信息

jmap:查詢堆棧信息

jhatL堆轉存快照工具

jstat:JVM統計監測工具

可視化工具：jconsole:JVM內存，線程，類監控 VisualVM:監控線程，內存情況

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Java內存泄漏排查思路

使用jmap查詢堆棧信息,生成dump文件

通過VisualVM，加載dump文件分析堆棧信息定位到代碼排查

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CPU跑到百分之百，解決思路是啥

通過top命令，定位到占用CPU高的線程

ps -T -p 進程ID找到進程中占比較高的線程

通過jstask查詢線程的堆棧信息去定位代碼

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