Java面试题以及答案（六）Jvm

Jvm
虚拟机，一种能够运行java字节码的虚拟机。

6.1 JDK1.8 JVM运行时内存（高薪）

程序计数器:

线程私有的(每个线程都有一个自己的程序计数器), 是一个指针. 代码运行, 执行命令. 而每个命令都是有行号的,会使用程序计数器来记录命令执行到多少行了.记录代码执行的位置

Java虚拟机栈:

线程私有的(每个线程都有一个自己的Java虚拟机栈). 一个方法运行, 就会给这个方法创建一个栈帧, 栈帧入栈执行代码, 执行完毕之后出栈(弹栈)存引用变量，基本数据类型

本地方法栈:

线程私有的(每个线程都有一个自己的本地方法栈), 和Java虚拟机栈类似, Java虚拟机栈加载的是普通方法,本地方法加载的是native修饰的方法.
native:在java中有用native修饰的,表示这个方法不是java原生的.

堆:

线程共享的(所有的线程共享一份). 存放对象的,new的对象都存储在这个区域.还有就是常量池.

元空间: 存储.class 信息, 类的信息,方法的定义,静态变量等.而常量池放到堆里存储
JDK1.8和JDK1.7的jvm内存最大的区别是, 在1.8中方法区是由元空间(元数据区)来实现的, 常量
池.

1.8不存在方法区,将方法区的实现给去掉了.而是在本地内存中,新加入元数据区(元空间).

6.2 JDK1.8堆内存结构（高薪常问）

Young 年轻区（代）: Eden+S0+S1, S0和S1大小相等, 新创建的对象都在年轻代
Tenured 年老区: 经过年轻代多次垃圾回收存活下来的对象存在年老代中.
Jdk1.7和Jdk1.8的区别在于, 1.8将永久代中的对象放到了元数据区, 不存永久代这一区域了.

6.3 Gc垃圾回收（高薪常问）

JVM的垃圾回收动作可以大致分为两大步，首先是「如何发现垃圾」，然后是「如何回收垃圾」。说明一点, 线程私有的不存在垃圾回收, 只有线程共享的才会存在垃圾回收, 所以堆中存在垃圾回收.

6.3.1 如何发现垃圾

Java语言规范并没有明确的说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是常见的用于「发现垃圾」的算法有两种，引用计数算法和根搜索算法。

1．引用计数算法

该算法很古老（了解即可）。核心思想是，堆中的对象每被引用一次，则计数器加1，每减少一个引用就减1，当对象的引用计数器为0时可以被当作垃圾收集。
优点：快。
缺点：无法检测出循环引用。如两个对象互相引用时，他们的引用计数永远不可能为0。

2．根搜索算法(也叫可达性分析)

根搜索算法是把所有的引用关系看作一张图，从一个节点GC ROOT开始，寻找对应的引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即可以当作垃圾。
Java中可作为GC Root的对象有
　　1.虚拟机栈中引用的对象
　　2.本地方法栈引用的对象
　　2.方法区中静态属性引用的对象
　　3.方法区中常量引用的对象
　　
6.3.2 如何回收垃圾

Java中用于「回收垃圾」的常见算法有4种：

1.标记-清除算法（mark and sweep）
分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成之后统一回收掉所有被标记的对象。
缺点：首先，效率问题，标记和清除效率都不高。其次，标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片。

2.标记-整理算法
是在标记-清除算法基础上做了改进，标记阶段是相同的，但标记完成之后不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，在移动过程中清理掉可回收的对象，这个过程叫做整理。
优点：内存被整理后不会产生大量不连续内存碎片。

3.复制算法（copying）
将可用内存按容量分成大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存使用完了，就将还存活的对象复制到另一块内存上去，然后把使用过的内存空间一次清理掉。
缺点：可使用的内存只有原来一半。

4.分代收集算法（generation）
当前主流JVM都采用分代收集(Generational Collection)算法, 这种算法会根据对象存活周期的不同将内存划分为年轻代、年老代、永久代，不同生命周期的对象可以采取不同的回收算法，以便提高回收效率。

(1) 年轻代（Young Generation）

1.所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。
2.新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个Survivor(survivor0,survivor1)区。大部分对象在Eden区中生成。回收时先将eden区存活对象复制到一个survivor0区，然后清空eden区，当这个survivor0区也存放满了时，则将eden区和survivor0区存活对象复制到另一个survivor1区，然后清空eden和这个survivor0区，此时survivor0区是空的，然后将survivor0区和survivor1区交换，即保持survivor1区为空， 如此往复。
3.当survivor1区不足以存放eden和survivor0的存活对象时，就将存活对象直接存放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次Full GC，也就是新生代、老年代都进行回收。
4.新生代发生的GC也叫做Minor GC，MinorGC发生频率比较高(不一定等Eden区满了才触发)

(2) 年老代（Old Generation）
1.在年轻代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此，可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
2.内存比新生代也大很多(大概是2倍)，当老年代内存满时触发Major GC即Full GC，Full GC发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率比较高。

(3) 持久代（Permanent Generation）
用于存放静态文件，如Java类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，从JDK8以后已经废弃, 将存放静态文件，如Java类、方法等这些存储到了元数据区.

6.4 JVM调优参数（了解）
这里只给出一些常见的性能调优的参数及其代表的含义。(大家记住5.6个就行, 并不需要都记住.)

-Xmx3550m：设置JVM最大可用内存为3550M。

-Xms3550m：设置JVM初始内存为3550m。注意：此值一般设置成和-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。

-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。整个JVM内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss256k：设置每个线程的栈大小。JDK5.0以后每个线程栈大小为1M，以前每个线程栈大小为256K。根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。

-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4。（该值默认为2）

-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4。

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