JVM面试重点-2

16. 吞吐量优先和响应时间优先的回收器是哪些？

• 吞吐量优先：Parallel Scavenge + Parallel Old（多线程并行）->简称： PS+PO -> JDK1.8默认
• 响应时间优先：ParNew + CMS（并发回收垃圾）

17. GC一定会导致停顿吗，为什么一定要停顿？

GC进行时必须暂停所有Java执行线程，称为Stop The World。

原因：可达性分析过程中不允许对象的引用关系还在变化，否则无法保证可达性分析的准确性。GC只会在“安全点”和“安全区”内开始。

18. Full GC后老年代的空间反而变小？

HotSpot虚拟机的Full GC实现中，默认新生代里所有活的对象都要晋升到老年代，实在晋升不了才会留在新生代。如果Full GC的时候，老年代里的对象几乎没有死掉的，而新生代又要晋升活对象上来，那么Full GC结束后老年代的使用量自然就上升了。

19. 发生Young GC的时候需要扫描老年代的对象吗？

不扫描老年代。

在分代收集中，新生代的规模一般都比老年代要小许多，新生代的收集也比老年代要频繁许多，如果回收新生代时也不得不同时扫描老年代的话，那么Young GC的效率可能下降不少。显然是不可能区扫描老年代的。

大多数垃圾收集器（G1不同），通过CardTable来维护老年代对年轻代的引用，CardTable中标记每个Card的状态，它用BitMap来实现。 如果一个OLD区CardTable中有对象指向Y区，就将它设为Dirty，下次扫描时，只需要扫描DirtyCard。

20. HotSpot虚拟机为什么要分为新生代和老年代？

HotSpot根据对象存活周期将内存分块，它把Java堆分为新生代（Eden）和老年代（Survivor），然后根据各个年代的特点采用合适的收集算法。在新生代中，每次GC时都有大批对象死去，只有少量存活，所以选用复制算法（只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集）。在老年代中，对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，所以使用“标记-清理”或“标记-整理”算法来回收。

21. HotSpot虚拟机GC的分类（准确分为两大种）：

Partial GC（分代式收集）：并不收集整个GC堆的模式

• Young GC：只收集young gen的GC
• Old GC：只收集old gen的GC。只有CMS的concurrent collection是这个模式
• Mixed【每克死特】 GC：收集整个young gen以及部分old gen的GC。->只有G1有这个模式

Full GC（全部收集）：收集整个堆，包括young gen、old gen、perm gen（如果存在的话）等所有部分的模式。

22. HotSpot 虚拟机GC的触发条件：

Young GC：

Eden区分配满的时候触发，Young GC时，有部分存活对象会晋升到old gen，所以young GC后old gen的占用量通常会有所升高。

Full GC之前会进行一次Young GC。

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CMS 垃圾回收器：配置-XX:+CMSScavengeBeforeRemark，在CMS GC前启动一次young gc，目的在 于减少old gen对ygc gen的引用，降低remark时的开销。

Full GC：

• 老年代没有足够的空间时，发生Full GC
• 准备要触发Young GC时，统计要晋升old gen的对象大于目前old gen剩余的空间时，则不会触发Young GC，而是触发Full GC（除了CMS收集器之外，Full GC至少伴随一次Young GC）；
• 如果有永久代的话，在永久代需要分配空间但已经没有足够空间时，也要触发一次Full GC（JDK1.8后，没有永久代）；
• System.gc()默认触发Full GC；
• heap dump（堆转储文件，是一个Java进程在某个时间点上的内存快照）带GC默认触发Full GC；
• CMS GC时出现Concurrent Mode Failure会导致一次Full GC的产生。

23. 安全点与安全区：

OopMap：

• 概念：记录了栈上本地变量到堆上对象的引用关系。
• 作用：避免全栈扫描，加快枚举根节点的速度；实现HotSpot JVM的准确式GC。

安全点：

• 概念：JVM在一些特定的位置记录OopMap信息，这些位置称为“安全点”，运行的程序（获得CUP时间的线程）只有在“安全点”才能GC。
• 如何让所有线程“跑”到“安全点”？
  • 抢先式中断：不需要线程的执行代码主动配合，GC发生时，中断所有线程，如果发现有线程不再“安全点”上，就恢复线程，让它“跑”到“安全点”上（几乎不用这种方案）。
  • 主动式中断：设置一个标志，每个线程主动轮询这个标志，发现中断标志为真就挂起自己。轮询标志的地方：它与“安全点”重合，然后再加上创建对象分配内存的地方（HotSpot JVM使用）。

安全区：

• 概念：在一段代码片段中，引用关系不会发生变化，在该区域GC都是安全的，它可以理解成是“安全点”的拓展。
• 作用：解决没有得到CPU分配时间的线程，无法响应JVM的中断请求，“跑”到“安全点”去挂起的问题。
• 使用：当用户线程执行到“安全区”里面的代码时，首先标识自己进入了“安全区”，在这段时间里发起GC，就不用管标识自己为“安全区”的线程，在线程离开安全区域时，会检查是否正在执行GC，如果执行GC就等完成后再离开安全区域。

24. Happens-Before规则？（@&@）

作用：

先行发生原则是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据。

口诀：

如果两个操作之间具有happen-before关系，那么前一个操作的结果就会对后面的一个操作可见。是Java内存模型中定义的两个操作之间的偏序关系。

常见规则：

• 程序顺序规则：
  • 一个线程内，按照程序代码顺序，书写在前面的操作先行发生与书写在后面的操作。
• 锁规则：
  • 一个unlock操作"先行发生"与后面对同一个锁的lock操作，这里必须指同一个锁，后面指的是时间上的先后顺序。目的是先解锁对其他线程可见。
• 传递性：
  • 如果A happen-before B，且B happen-before C，那么A happen - before C。
• volatile变量规则：
  • 对一个volatile变量的写操作"先行发生"于后面对这个变量的读操作，这里的后面同样指时间上的先后顺序。
• 线程启动规则：
  • Thread对象的start()"先行发生"于此线程的每一个动作。
• 线程终止规则：
  • 线程中的所有操作都"先行发生"于对此线程的终止检测，我们可以通过thread.join方法结束，thread.isAlive的返回值等手段检测到线程已经终止执行。
• 线程中断规则：
  • 对线程interrupt方法的调用"先行发生"于被中断线程的代码监测到中断时间的发生，可以通过interrupt方法检测到是否又中断发生

25. 内存屏障的汇编指令是啥？

内存屏障概念：

它是一个CPU的指令，可以保证一些特定操作的执行顺序和影响一些数据的可见性。

硬件内存屏障 X86的指令：

• sfence（写串行化）：在sfence指令前的写操作当必须在sfence指令后的写操作前完成。
• lfence（读串行化）：在lfence指令前的读操作当必须在lfence指令后的读操作前完成。
• mfence（读写串行化）：在mfence指令前的读写操作当必须在mfence指令后的读写操作前完成。
• 原子指令：
  • 如x86上的”lock …” 指令是一个Full Barrier，执行时会锁住内存子系统来确保执行顺序，甚至跨多个CPU。
  • Software Locks通常使用了内存屏障或原子指令来实现变量可见性和保持程序顺序。

JVM级别如何规范（JSR133）：

• LoadLoad屏障：
  • 对于（这样的语句）Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
• StoreStore屏障：
  • 对于Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。
• LoadStore屏障：
  • 对于Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
• StoreLoad屏障：
  • 对于Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。

26. new一个对象的流程：***

• 首先判断类是否被加载过：JVM收到new指令后，先去静态常量池，寻找这个类的符号引用（全限定名），检查符号引用代表的类是是否已经被加载、解析和初始化过。如果不存在，先执行类加载过程。
• 根据类信息，先给对象分配内存（包括本类和父类的所有实例变量，不包括上面的静态变量），并设置默认值。
• 执行初始化代码实例化，先初始化父类再初始化子类，赋予给定值。
• 如果存在引用对象，还需要将栈对象指向到堆内存中的实际对象。

27. jvm监控系统是通过jmx做的么？（先pass）

JMX：

JMX（Java Management Extensions，即Java管理扩展）在Java编程语言中定义了应用程序以及网络管理和监控的体系结构、设计模式、应用程序接口以及服务。通常使用JMX来监控系统的运行状态或管理系统的某些方面，比如清空缓存、重新加载配置文件等。

解答：

一般都是，要是记录比较详细的性能定位指标，都会导致进入safepoint（安全点），从而降低了线上应用性能。

例如 jstack，jmap打印堆栈，打印内存使用情况，都会让jvm进入safepoint，才能获取线程稳定状态从而采集信息。

同时，JMX暴露向外的接口采集信息，例如使用jvisualvm，还会涉及rpc和网络消耗，以及JVM忙时，无法采集到信息从而有指标断点。这些都是基于 JMX 的外部监控很难解决的问题。所以，推荐使用JVM内部采集 JFR，这样即使在JVM很忙时，也能采集到有用的信息。