Java面试大厂名企高频真题--03虚拟机篇

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1. JVM 内存结构

要求

掌握 JVM 内存结构划分

尤其要知道方法区、永久代、元空间的关系

结合一段 java 代码的执行理解内存划分

执行 javac 命令编译源代码为字节码

执行 java 命令

• 创建 JVM，调用类加载子系统加载 class，将类的信息存入方法区

  创建 main 线程，使用的内存区域是 JVM 虚拟机栈，开始执行 main 方法代码
• 如果遇到了未见过的类，会继续触发类加载过程，同样会存入方法区
• 需要创建对象，会使用堆内存来存储对象
• 不再使用的对象，会由垃圾回收器在内存不足时回收其内存
• 调用方法时，方法内的局部变量、方法参数所使用的是 JVM 虚拟机栈中的栈帧内存
• 调用方法时，先要到方法区获得到该方法的字节码指令，由解释器将字节码指令解释为机器码执行
• 调用方法时，会将要执行的指令行号读到程序计数器，这样当发生了线程切换，恢复时就可以从中断的位置继续
• 对于非 java 实现的方法调用，使用内存称为本地方法栈（见说明）
• 对于热点方法调用，或者频繁的循环代码，由 JIT 即时编译器将这些代码编译成机器码缓存，提高执行性能

说明

加粗字体代表了 JVM 虚拟机组件

对于 Oracle 的 Hotspot 虚拟机实现，不区分虚拟机栈和本地方法栈

会发生内存溢出的区域

不会出现内存溢出的区域 – 程序计数器

• 出现 OutOfMemoryError 的情况

  堆内存耗尽 – 对象越来越多，又一直在使用，不能被垃圾回收
• 方法区内存耗尽 – 加载的类越来越多，很多框架都会在运行期间动态产生新的类
• 虚拟机栈累积 – 每个线程最多会占用 1 M 内存，线程个数越来越多，而又长时间运行不销毁时
• 出现 StackOverflowError 的区域
• JVM 虚拟机栈，原因有方法递归调用未正确结束、反序列化 json 时循环引用

方法区、永久代、元空间

方法区是 JVM 规范中定义的一块内存区域，用来存储类元数据、方法字节码、即时编译器需要的信息等

永久代是 Hotspot 虚拟机对 JVM 规范的实现（1.8 之前）

元空间是 Hotspot 虚拟机对 JVM 规范的另一种实现（1.8 以后），使用本地内存作为这些信息的存储空间

 从这张图学到三点

当第一次用到某个类是，由类加载器将 class 文件的类元信息读入，并存储于元空间

X，Y 的类元信息是存储于元空间中，无法直接访问

可以用 X.class，Y.class 间接访问类元信息，它们俩属于 java 对象，我们的代码中可以使用

 从这张图可以学到

堆内存中：当一个类加载器对象，这个类加载器对象加载的所有类对象，这些类对象对应的所有实例对象都没人引用时，GC 时就会对它们占用的对内存进行释放

元空间中：内存释放以类加载器为单位，当堆中类加载器内存释放时，对应的元空间中的类元信息也会释放

2. JVM 内存参数

要求

熟悉常见的 JVM 参数，尤其和大小相关的

堆内存，按大小设置

 解释：

-Xms 最小堆内存（包括新生代和老年代）

-Xmx 最大对内存（包括新生代和老年代）

通常建议将 -Xms 与 -Xmx 设置为大小相等，即不需要保留内存，不需要从小到大增长，这样性能较好

-XX:NewSize 与 -XX:MaxNewSize 设置新生代的最小与最大值，但一般不建议设置，由 JVM 自己控制

-Xmn 设置新生代大小，相当于同时设置了 -XX:NewSize 与 -XX:MaxNewSize 并且取值相等

保留是指，一开始不会占用那么多内存，随着使用内存越来越多，会逐步使用这部分保留内存。下同

堆内存，按比例设置

解释：

-XX:NewRatio=2:1 表示老年代占两份，新生代占一份

-XX:SurvivorRatio=4:1 表示新生代分成六份，伊甸园占四份，from 和 to 各占一份

元空间内存设置

 解释：

class space 存储类的基本信息，最大值受 -XX:CompressedClassSpaceSize 控制

non-class space 存储除类的基本信息以外的其它信息（如方法字节码、注解等）

class space 和 non-class space 总大小受 -XX:MaxMetaspaceSize 控制

注意：

这里 -XX:CompressedClassSpaceSize 这段空间还与是否开启了指针压缩有关，这里暂不深入展开，可以简单认为指针压缩默认开启

代码缓存内存设置

 解释：

如果 -XX:ReservedCodeCacheSize < 240m，所有优化机器代码不加区分存在一

• 否则，分成三个区域（图中笔误 mthod 拼写错误，少一个 e）

  non-nmethods - JVM 自己用的代码
• profiled nmethods - 部分优化的机器码
• non-profiled nmethods - 完全优化的机器码

线程内存设置

官方参考文档

java