JVM 常见面试题进阶

待我称王封你为后i 2022-01-23 05:49 359阅读 0赞

## 1.1 Java 语言怎么实现跨平台的？ ##

我们编写的 Java 源码，编译后会生成一种 .class 文件，称为字节码文件。字节码不能直接运行，必须通过 JVM 翻译成机器码才能运行。

JVM 是一个”桥梁“，是一个”中间件“，是实现跨平台的关键。Java 代码首先被编译成字节码文件，再由 JVM 将字节码文件翻译成机器语言，从而达到运行 Java 程序的目的。

## 1.2 JVM 数据运行区，哪些会造成 OOM 的情况？ ##

除了数据运行区，其他区域均有可能造成 OOM 的情况。

> 堆溢出：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space  
> 栈溢出：java.lang.StackOverflowError  
> 永久代溢出：java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space

## 1.3 详细介绍一下对象在分带内存区域的分配过程？ ##

1.  JVM 会试图为相关 Java 对象在 Eden 中初始化一块内存区域。
2.  当 Eden 空间足够时，内存申请结束；否则到下一步。
3.  JVM 试图释放在 Eden 中所有不活跃的对象（这属于 1 或更高级的垃圾回收）。释放后若 Eden 空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分 Eden 中活跃对象放入 Survivor 区。
4.  Survivor 区被用来作为 Eden 及 Old 的中间交换区域，当 Old 区空间足够时，Survivor 区的对象会被移到 Old 区，否则会被保留在 Survivor 区。
5.  当 Old 区空间不够时，JVM 会在 Old 区进行完全的垃圾收集。
6.  完全垃圾收集后，若 Survivor 及 Old 区仍然无法存放从 Eden 复制过来的部分对象，导致 JVM 无法在 Eden 区为新对象创建内存区域，则出现 “ out of memory ” 错误。

## 1.4 G1 与 CMS 两个垃圾收集器的对比 ##

#### 细节方面不同 ####

*  G1 在压缩空间方面有优势。
 *  G1 通过将内存空间分成区域（Region）的方式避免内存碎片问题。
 *  Eden, Survivor, Old 区不再固定、在内存使用效率上来说更灵活。
 *  G1 可以通过设置预期停顿时间（Pause Time）来控制垃圾收集时间避免应用雪崩现象。
 *  G1 在回收内存后会马上同时做合并空闲内存的工作、而 CMS 默认是在 STW（stop the world）的时候做。
 *  G1 会在 Young GC 中使用、而 CMS 只能在 O 区使用。  
    整体内容不同

> 吞吐量优先：G1  
> 响应优先：CMS

CMS 的缺点是对 cpu 的要求比较高。G1 是将内存化成了多块，所有对内段的大小有很大的要求。

**CMS 是清除，所以会存在很多的内存碎片。G1 是整理，所以碎片空间较小。**

## 1.5 线上常用的 JVM 参数有哪些？ ##

#### 数据区设置 ####

Xms：初始堆大小  
Xmx：最大堆大小  
Xss:Java 每个线程的Stack大小  
XX:NewSize=n：设置年轻代大小  
XX:NewRatio=n：设置年轻代和年老代的比值。如：为 3，表示年轻代与年老代比值为 1:3，年轻代占整个年轻代年老代和的 1/4。  
XX：SurvivorRatio=n：年轻代中 Eden 区与两个 Survivor 区的比值。注意 Survivor 区有两个。如：3，表示 Eden：Survivor=3：2，一个 Survivor 区占整个年轻代的 1/5。  
XX：MaxPermSize=n：设置持久代大小。

#### 收集器设置 ####

XX:+UseSerialGC：设置串行收集器  
XX:+UseParallelGC:：设置并行收集器  
XX:+UseParalledlOldGC：设置并行年老代收集器  
XX:+UseConcMarkSweepGC：设置并发收集器

#### GC日志打印设置 ####

XX:+PrintGC：打印 GC 的简要信息  
XX:+PrintGCDetails：打印 GC 详细信息  
XX:+PrintGCTimeStamps：输出 GC 的时间戳

## 1.6 对象什么时候进入老年代？ ##

#### 对象优先在 Eden 区分配内存 ####

当对象首次创建时, 会放在新生代的 eden 区, 若没有 GC 的介入，会一直在 eden 区，GC 后，是可能进入 survivor 区或者年老代

#### 大对象直接进入老年代 ####

所谓的大对象是指需要大量连续内存空间的 Java 对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组，大对象对虚拟机的内存分配就是坏消息，尤其是一些朝生夕灭的短命大对象，写程序时应避免。

#### 长期存活的对象进入老年代 ####

虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄（Age）计数器，对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，年龄就增加 1，当他的年龄增加到一定程度（默认是 15 岁）， 就将会被晋升到老年代中。

## 1.7 什么是内存溢出， 内存泄露？ 他们的区别是什么？ ##

**内存溢出 out of memory**，是指程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用，出现 out of memory；

**内存泄露 memory leak**，是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄露危害可以忽略，但内存泄露堆积后果很严重，无论多少内存，迟早会被占光。

内存溢出就是你要求分配的内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产生溢出。

内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用（new），可是使用完了以后却不归还（delete），结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问（也许你把它的地址给弄丢了），而系统也不能再次将它分配给需要的程序。

## 1.8 引起类加载操作的行为有哪些？ ##

*  遇到 new、getstatic、putstatic 或 invokestatic 这四条字节码指令。
 *  反射调用的时候，如果类没有进行过初始化，则需要先触发其初始化。
 *  子类初始化的时候，如果其父类还没初始化，则需先触发其父类的初始化。
 *  虚拟机执行主类的时候（有 main（ string\[\] args））。
 *  JDK1.7 动态语言支持。

## 1.9 介绍一下 JVM 提供的常用工具 ##

**jps**：用来显示本地的 Java 进程，可以查看本地运行着几个 Java 程序，并显示他们的进程号。 命令格式：jps

**jinfo**：运行环境参数：Java System 属性和 JVM 命令行参数，Java class path 等信息。 命令格式：jinfo 进程 pid

**jstat**：监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。 命令格式：jstat -gc 123 250 20

**jstack**：可以观察到 JVM 中当前所有线程的运行情况和线程当前状态。 命令格式：jstack 进程 pid

**jmap**：观察运行中的 JVM 物理内存的占用情况（如：产生哪些对象，及其数量）。 命令格式：jmap \[option\] pid

## 1.10 Full GC 、 Major GC 、Minor GC 之间区别？ ##

Minor GC： 从新生代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC。

Major GC： 清理 Tenured 区，用于回收老年代，出现 Major GC 通常会出现至少一次 Minor GC。

Full GC： Full GC 是针对整个新生代、老年代、元空间（metaspace，java8 以上版本取代 perm gen）的全局范围的 GC。

## 1.11 什么时候触发 Full GC ？ ##

*  调用 System.gc 时，系统建议执行 Full GC，但是不必然执行。
 *  老年代空间不足。
 *  方法区空间不足。
 *  通过 Minor GC 后进入老年代的平均大小大于老年代的可用内存。
 *  由 Eden 区、survivor space1（From Space）区向 survivor space2（To Space）区复制时，对象大小大于 To Space 可用内存，则把该对象转存到老年代，且老年代的可用内存小于该对象大小。

## 1.12 什么情况下会出现栈溢出 ##

*  方法创建了一个很大的对象，如 List，Array。
 *  是否产生了循环调用、死循环。
 *  是否引用了较大的全局变量。

## 1.13 说一下强引用、软引用、弱引用、虚引用以及他们之间和 gc 的关系 ##

强引用：new 出的对象之类的引用，只要强引用还在，永远不会回收。  
软引用：引用但非必须的对象，内存溢出异常之前，回收。  
弱引用：非必须的对象，对象能生存到下一次垃圾收集发生之前。  
虚引用：对生存时间无影响，在垃圾回收时得到通知。

## 1.14 Eden 和 Survivor 的比例分配是什么情况？为什么？ ##

默认比例 8:1。 大部分对象都是朝生夕死。 复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。

# 实战 #

## 2.1 CPU 资源占用过高 ##

1.  top 查看当前 CPU 情况，找到占用 CPU 过高的进程 PID=123。
2.  top -H -p123 找出两个 CPU 占用较高的线程，记录下来 PID=2345, 3456 转换为十六进制。
3.  jstack -l 123 > temp.txt 打印出当前进程的线程栈。
4.  查找到对应于第二步的两个线程运行栈，分析代码。

## 2.2 OOM 异常排查 ##

1.使用 top 指令查询服务器系统状态。  
2. ps -aux|grep java 找出当前 Java 进程的 PID。  
3. jstat -gcutil pid interval 查看当前 GC 的状态。  
4. jmap -histo:live pid 可用统计存活对象的分布情况，从高到低查看占据内存最多的对象。  
5. jmap -dump:format=b,file= 文件名 \[pid\] 利用 Jmap dump。  
6. 使用性能分析工具对上一步 dump 出来的文件进行分析，工具有 MAT 等。

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