初探JVM

五道常问面试题

1.请你谈谈你对JVM的理解？java8虚拟机和之前的变化更新？

2.什么是OOM,什么是栈溢出StackOverFlowError?怎么分析?

3.JVM的常用调优参数有哪些？

4.内存快照如何抓取，怎么分析Dump文件？知道吗？

5.谈谈JVM中，类加载器你的认识？rt-jar ext application

1.JVM的位置

2.JVM的体系结构

3.类加载器

Java有三种主要的类加载器：

1. 启动类加载器（Bootstrap Class Loader）：它是Java虚拟机的一部分，负责加载Java的核心类库，如java.lang包中的类。它是用本地代码实现的，不继承自java.lang.ClassLoader。

2. 扩展类加载器（Extension Class Loader）：它是由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader实现的，负责加载Java的扩展类库，位于JRE的lib/ext目录下。

3. 应用程序类加载器（Application Class Loader）：它是由sun.misc.Launcher$AppClassLoader实现的，也被称为系统类加载器。它负责加载应用程序类路径（classpath）下的类，包括开发者自定义的类。

除了这三种主要的类加载器，还有其他一些特殊的类加载器，如安全类加载器（Security Class Loader）和其他自定义的类加载器。这些类加载器可以根据需要进行扩展和定制，以满足特定的加载需求。

 

4.双亲委派机制

1. 类加载器收到类加载的请求！
2. 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器
3. 启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则，抛出异常，通知了加载器进行加载
4. 重复步骤

Class not found~

百 度   双亲委派机制

native关键字：

比如线程：start（）方法里有个start0（）它是native修饰的，它是java实现不了，需要调用本地方法，JVM在操作系统之上，用接口调用本地方法,想要调用底层需要用native关键字

5.沙箱安全机制

6.Native

JNI:java native interface （java本地接口）

   /**
     *  native:凡是带了native 关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层c语言的库！
     * 会进入本地方法栈
     * 调用本地方法本地接口 俗称 JNI java native interface
     * JNI作用：扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用！ 最初：C，C++！
     * Java诞生的时候 C ,C++横行，想要立足，必须要有调用C，C++的程序~
     * 所以它在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack。用于登记 native 方法
     * 在最终执行的时候，调用本地方法接口去找到本地方法库中的方法去加载
     * 
     * Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业级应用中较为少见
     * Robot()这个类里就有大部分native方法，因为它是操作操作系统的。
     */
    private native void start0();

其实调用其他语言，有很多种方法，别学死了

调用其他接口:

1. restful风格
2.  webSocket
3. WebService
4. http~

举个例子

球球爱心网：-->输入(PHP) --> nodeJS-->Socket-->C++-->游戏送爱心

7.PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register  

 每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向下一条指令的地址，也是即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计。

这就是为什么线程有1，2，3号线程这一说法

8.方法区

Method Area 方法区

    方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数，接口代码也在此定义，简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间

    静态变量、常量、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池存在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关

Java字节码对象存储在内存中的方法区（Method Area）中。方法区是Java虚拟机（JVM）的一部分，用于存储类的结构信息，包括类的字节码、常量池、字段和方法信息等。在JVM启动时，方法区就会被创建，并且在整个程序运行期间都存在。

常量在Java中的存储位置取决于其类型。对于基本类型的常量（如整数、浮点数等），它们的值直接存储在方法区的常量池中。而对于引用类型的常量（如字符串、数组等），常量池中存储的是对象的引用，而对象本身则存储在堆内存中。

方法区的常量池是一块特殊的内存区域，用于存储类的常量、静态变量、字符串字面量等。常量池在编译阶段就被确定，并且在类加载时被加载到方法区中。由于常量的值在编译期间就确定了，而且在运行时不可修改，所以将常量存储在方法区是合理的选择。这样可以节省堆内存的空间，并且提高常量的访问效率。

static.final.class.常量池 

9.栈

调用静态方法时会将一个帧（frame）压入栈中。当调用静态方法时，会创建一个新的栈帧来存储局部变量、方法参数和其他执行该方法所需的数据。这个栈帧被推入栈中，一旦方法执行完成，该帧就会从栈中弹出。

画出一个对象实例化的过程在内存中：百度、看视频~

需要去查：如何栈里东西去存？细节？ 

10.三种JVM

• Sun公司 就是我们现在用的

11.堆

12.新生区.老年区

13.永久区

这个区域是常驻内存的区域。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境或类信息~，这个区域不存在垃圾回收！关闭JVM虚拟机就会释放这个区域的内存~

一个启动类，加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类，不断的被加载，直到内存满，就会出现OOM  Out of Memory；

• JDK1.6之前：永久代，常量池是在方法区中；
• JDK 1.7: 永久代，但是慢慢退化了，去永久代， 常量池在堆中
• JDK 1.8 之后： 无永久代，常量池在元空间

方法区是一个特殊的堆

元空间和永久代是方法区具体的落地实现

所以常量池 静态变量 Class在元空间里面

14.堆内存调优

元空间：在逻辑上存在，在物理上不存在，因为它本身就是堆空间的一部分

package com.qf.jvmStudy.nativeDemo;
 
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //返回虚拟机试图使用的最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();//字节*1024*1024=MB
        //返回JVM的总内存
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
 
        //默认情况下：分配的最大内存 是电脑内存的1/4 ，而初始化的内存:1/64
        System.out.println("max=+"+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024)+"MB");
        System.out.println("totalMemory=+"+totalMemory+"字节\t"+(totalMemory/(double)1024/1024)+"MB");
    //虚拟机试图使用的最大内存   JVM实际用的总内存   打印GC细节信息
    //-Xmx1024m -Xms1000m -XX:+PrintGCDetails
 
        //OOM: 堆内存满了：我们先尝试把堆内存扩大，如果扩大同样的代码还报同样的错，分析内存，看一下哪个地方出现了问题（专业工具）
     // 305664K+699392K=  1,005,056k=981.5MB     totalMemory=+1029177344字节	981.5MB
    }
 
}

 

package com.qf.jvmStudy.nativeDemo;
 
import java.util.ArrayList;
//-Xmx1m -Xms1m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
public class Demo04 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList demo04s = new ArrayList<>();
 
        try {
            while (true){
                demo04s.add(new Demo04());
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

 

项目上线看不到具体报错行，只能dump后进行分析

 

  //-Xmx1024m -Xms1000m -XX:+PrintGCDetails  //打印GC回收信息

//-Xmx1m -Xms1m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  //OOM ：Dump

Runtime类，就是JVM用来调优的类,打印运行时的一些环境的一些东西

 

15.GC ：垃圾回收

JVM在进行GC时，并不是对这三个区域统一回收。大部分的时候，回收都是新生代~

• 新生代（伊甸园）

• 幸存区（from区 to区）

• 老年区         

GC两种类：轻GC（普通的GC） 重GC（全局的GC）

轻GC偶尔在幸存区清理，基本上在伊甸园

GC题目：

• JVM的内存模型和分区~详细到每个区放什么？
• 堆里面的分区有哪些？Eden，from ，to ，老年区，说说它们的特点！
• GC的算法有哪些？ 标记清除法，标记压缩，复制算法，引用计数法，怎么用的？
• 轻GC和重GC分别在什么时候发生？

引用计数法

没讲全，引用计数法是对象被引用了计数器+1，引用结束-1，计数器为0就会被回收

 1.常用算法

复制算法

新生代划分为3块区域Eden、From Survior、ToSurvior，内存比例为8：1：1。

 minor GC不会OOM吧，只有Full GC也没法清理出足够内存响应申请才会OOM

   标记清除算法

碎片就是内存一块一块的 

标记压缩

     再优化:

 再优化:每清除标记五次，标记压缩一次。

16.JMM

Java Memory Model(Java内存模型)

 

17.总结

1.百度

2.思维导图

 

 

 难点与易混淆点

元空间不在JVM虚拟机内存里。他用的是本地内存。

JVM为什么用元空间替换了永久代？

第一、1.7版本永久代内存是有上限的，虽然我们可以通过参数去设定，但是JVM加载的Class总数大小是很难去确定的，所以很容易出现OOM的一个问题，但是元空间是存储在本地内存里面，内存上限是比较大的，可以很好的去避免这个问题。

第二、 永久代的对象 是通过FullGC进行垃圾回收的，也就是和老年代同时实现垃圾回收，替换成元空间简化了FullGC的这样一个过程，可以在不进行暂停的情况下，去并发的释放类的数据，同时也提升了GC的一个性能

第三、Oracle要合并Hotspot和JRockit的一个代码，而JRockit里没有永久代，更好的实现合并

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