JVM內存模型

• JVM內存模型包括哪些區域
  • 答案：JVM內存模型主要包括以下區域：
    • 程序計數器：是一塊較小的內存空間，它可以看作是當前線程所執行的字節碼的行號指示器，用于記錄正在執行的虛擬機字節碼指令的地址。
    • Java虛擬機棧：每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀，用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。
    • 本地方法棧：與Java虛擬機棧類似，不過它是為Native方法服務的。
    • Java堆：是JVM所管理的內存中最大的一塊，是被所有線程共享的一塊內存區域，幾乎所有的對象實例以及數組都在這里分配內存。
    • 方法區：用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。在Java 8及之后版本中，永久代被移除，取而代之的是元空間，元空間并不在堆內存中，而是使用本地內存。
• 堆內存的結構是怎樣的
  • 答案：堆內存分為年輕代和老年代，年輕代又分為Eden空間和兩個Survivor空間（一般稱為Survivor from和Survivor to）。新創建的對象一般會先分配到Eden區，當Eden區滿了之后，會觸發Minor GC，存活下來的對象會被移動到Survivor區。在Survivor區經過多次GC后仍然存活的對象，會被移動到老年代。老年代主要存放生命周期較長的對象。

類加載機制

• 什么是類加載
  • 答案：類加載是指將Java類的字節碼文件（.class文件）轉換成內存中運行時數據結構（如java.lang.Class對象）的過程。這個過程由Java虛擬機的類加載器完成，是Java動態性的基礎。
• 類加載的時機有哪些
  • 答案：Java虛擬機采用惰性加載策略，類會在以下幾種情況下被加載：
    • 創建類的實例，通過new關鍵字或反射機制。
    • 訪問類的靜態變量或靜態方法，注意是主動訪問。
    • 反射調用，如通過Class.forName()等方法顯式加載類。
    • 初始化類的子類，此時父類也會被加載（若尚未加載）。
    • JVM啟動時指定的主類，即包含main方法的類。

GC算法

• GC有哪些常見的判定對象可回收的方法
  • 答案：
    • 引用計數法：給對象添加一個引用計數器，每當有一個地方引用它時，計數器值就加1；當引用失效時，計數器值就減1，當計數器為0時，就認為這個對象可以被回收。但這種方法存在循環引用的問題，導致對象無法被回收。
    • 可達性分析算法：通過一系列的“GC Roots”對象作為起始點，從這些節點開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈，當一個對象到GC Roots沒有任何引用鏈相連時，則證明此對象是不可用的，即可以被回收。
• GC的三種收集方法及其原理與特點
  • 答案：
    • 標記-清除算法：分為標記和清除兩個階段。首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成后，統一回收所有被標記的對象。優點是實現簡單，缺點是容易產生內存碎片，導致后續大對象無法分配內存。
    • 復制算法：將可用內存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當這一塊的內存用完了，就將還存活著的對象復制到另外一塊上面，然后再把已使用過的內存空間一次清理掉。優點是不會產生內存碎片，缺點是內存利用率低，只使用了一半的內存。
    • 標記-壓縮（標記-整理）算法：標記階段和標記-清除算法一樣，標記出所有需要回收的對象，清除階段不是直接清理被標記的對象，而是將所有存活的對象向一端移動，然后直接清理掉邊界以外的內存。優點是解決了內存碎片問題，同時內存利用率比復制算法高，缺點是移動對象時需要一定的開銷。

垃圾回收器

• 常見的垃圾回收器有哪些
  • 答案：常見的垃圾回收器有Serial、Serial Old、ParNew、Parallel Scavenge、Parallel Old、CMS、G1等。
• CMS收集器與G1收集器的特點
  • 答案：
    • CMS收集器：是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器。采用“標記-清除”算法，具有并發收集、低停頓的特點，但是會產生內存碎片，并且對CPU資源非常敏感，在并發階段會和用戶線程搶占CPU資源。
    • G1收集器：是一種面向堆內存任何部分進行回收的收集器，將堆內存劃分為多個大小相等的獨立區域（Region），可以預測停頓時間，兼具高吞吐量和低延遲的特點，采用“標記-整理”算法，不會產生內存碎片，能更好地處理大對象和巨型對象。

JVM線上調優

• 什么情況下需要進行JVM調優
  • 答案：出現以下情況時通常需要進行JVM調優：
    • Heap內存（老年代）持續上漲達到設置的最大內存值。
    • Full GC次數頻繁。
    • GC停頓（Stop The World）時間過長（超過1秒，具體值按應用場景而定）。
    • 應用出現OutOfMemory等內存異常。
    • 應用中有使用本地緩存且占用大量內存空間。
    • 系統吞吐量與響應性能不高或下降。
    • 應用的CPU占用過高不下或內存占用過高不下。
• JVM調優時關注哪些指標
  • 答案：
    • 吞吐量：用戶代碼時間/（用戶代碼執行時間+垃圾回收時間），吞吐量越高算法越好。
    • 低延遲：STW越短，響應時間越好，暫停時間越短算法越好。
    • Minor GC盡可能多的收集垃圾對象：遵守這一原則可以降低應用程序Full GC的發生頻率，因為Full GC較耗時，可能會影響應用程序的延遲要求或吞吐量。