深入Java虚拟机之 -- 总结面试篇

2019-05-07 本文已影响42人夏至的稻穗

系列文章：

深入Java虚拟机之 -- 总结面试篇
 深入Java虚拟机之 --- JVM的爱恨情仇
 JAVA 垃圾回收机制(一) --- 对象回收与算法初识
 JAVA 垃圾回收机制(二) --- GC回收具体实现
 深入Java虚拟机之 -- 类文件结构(字节码)
深入Java虚拟机之 -- 类加载机制

在学习 JVM 相关知识，怎么让自己有动力看下去，且有思考性呢？笔者认为，开头用一些常用的面试题，来引入读者的兴趣比较好，这样才会有看下去的东西，所以，该篇文章会以面试+总结的方式，希望读者能先思考写出答案，再查看相关知识。

一、JVM常见面试题

深入Java虚拟机之 -- 总结面试篇

介绍下 Java 内存区域
Java 对象的创建过程
对象的访问定位有几种
String、StringBuilder、StringBuffer 有什么不同？

这是一些常见的面试，很多人都看到网上的标准答案，但你知道为什么吗？

1.1 介绍下 Java 内存区域

首先看第一个，Java的内存区域，可以看一张编译图：

1.png

可以看到Java 的内存区域就是框框里的东西，每一步的大概意思如下，具体细节参考深入Java虚拟机之 --- JVM的爱恨情仇：

2.png

总结，建议读者学习之后，能自己默写这些方法并指导每一步的意思；

1.2 Java 对象的创建过程

Java 对象的创建共分为5步，如下图：

3.png

然后明白每个步骤做了哪些即可，如下：

4.png

1.3、对象的访问定位有几种

有两种方式：句柄和直接指针；
创建对象是为了使用对象，虚拟机需要通过栈中的 reference 来获取堆上的对象。

5.png

优缺点: 使用句柄好处是，当对象发生改变，只需要移动句柄的实例数据指针即可，而直接指针就是速度快。

1.4 String、StringBuilder、StringBuffer 有什么不同

参考答案是：
String 是用 final 修饰的类，由于它的不可变性，类似拼接、裁剪字符串等，都会产生新的对象。
StringBuffer 解决上面拼接对象而提供一个类，可以通过 append等方法拼接，是线程安全的，由于线程安全，效率也下降
StringBuilder 跟StringBuffer 差不多，只是去掉了线程安全，所以优先使用 StringBuilder

说说String 为什么会产生新的对象？比如 String a = "1" String b = a + "2"，当执行这条指令时，会在常量池中产生一个对象指向a，而创建b时也会重新在常量池中生成b的对象；多次创建容易触发 GC，这也是为什么不建议使用 String 类去拼接的问题。

二、Java 回收机制常见面试题

深入Java虚拟机之 --- JVM的爱恨情仇
 JAVA 垃圾回收机制(二) --- GC回收具体实现

简单的介绍一下强引用、软引用、弱引用、虚引用（虚引用与软引用和弱引用的区别、使用软引用能带来的好处）
谈谈final、finally、finalize 有什么不同
方法区会回收资源吗？
垃圾回收有哪些算法，各自的特点？

2.1 简单的介绍一下强引用、软引用、弱引用、虚引用

首先，在讲解这几个引用之前，先明白虚拟机为什么会由这些引用的说明；我们都知道，对象需要回收，那怎么去判断哪些对象需要回收呢？这就需要一些判断来确定哪些对象是需要回收的，一般有以下几种方法：

6.png

无论是引用计算算法还是可达性分析算法，都是涉及到对象的引用问题，所以，在 JDK1.2 之后，又分为以下几类引用：

7.png

通过上面的介绍，知道了"引用"是什么关系，这对理解各种引用还是很有必要的，那么使用软引用的好处也在那里了；
建议一些内存消耗较大的使用软引用，比如 webview。。

2.2 谈谈final、finally、finalize 有什么不同

final 和finally 比较好理解。首先 final 用来修饰的对象不可变；finally 则是保证重点代码一定要被执行的一种机制，一般用于 try - catch-finally 语句中。
但finalize 是什么东西呢？在解释标准代码之前，又得回到GC算法中了。
首先，finalize 是 Object 的一个方法，用来特定资源的回收。
上面说到，当 GC Roots 不可达时，认为对象已经不再使用了，但是对象并非是非"死"不可，当 GC Roots 不可达时，系统首先会先判断对象的 finalize 是否执行，不执行则直接回收；如果可以执行，则放在队列中，由finalize线程去执行它，如果有其他对象关联时，则判断对象不可回收，否则对象回收，finalize 执行一次，如下图：

8.png

由于它的不确定性，在 JDK9时，已经标注为deprecated，但不影响我们对它的理解。

2.3 方法区会回收资源吗？

虽说 Java 堆可以回收70%~95%的空间，但方法区同样可以回收一些资源，方法区主要回收两个部分废弃常量和无用的类。

9.png

所以，当发生 GC 时，非常常量和无用类是可以被回收，当然这里也是说"可以"，是否像对象一样被回收，还需要对虚拟机的参数配置，这里就不细说了。

2.4 垃圾回收有哪些算法，各自的特点？

对象的回收，基于上面讲到的，GC Roots不可达，且判断可以回收。衍生的算法如下图(建议能默认每种算法的理解)：

10.png

其中，基础是标记-清除是基础，接下来都是在它的基础上改进，分代算法是主流 Java 虚拟机的主要算法；
其中各个算法特点如下，详细介绍看 JAVA 垃圾回收机制(一) --- 对象回收与算法初识第四节，垃圾回收篇。

11.png

关系新生代和老年代的问题，参考：JAVA 垃圾回收机制(二) --- GC回收具体实现

三、类加载的问题

深入Java虚拟机之 -- 类文件结构(字节码)
深入Java虚拟机之 -- 类加载机制

类加载过程
写出下列代码打印信息，若将改成System.out.println(Child.c_value);改为System.out.println(Child.value); 如何?

public class Parent{
   static {
       System.out.println("Parent");
   }
   public static int value = 123;
}

public class Child extends Parent{
   static {
       System.out.println("Child");
   }
   public static int c_value = 123;
}

//mian 中执行
public static void main(String[] args) {
   System.out.println(Child.c_value);
}

说说你对类加载器的理解
什么是双亲委派模型

3.1 类加载的过程

类加载的过程如下图所示(建议能默认每个步骤的理解)：

12.png

也可以成为加载-连接-初始化这种叫法。
其中，加载、验证、准备、初始化和卸载的顺序是固定的，而解析则不一定，因为Java是动态语言，它可以在运行时解析，即初始化之后。该阶段解析如下：

13.png

3.2 写出下列代码打印信息，若将改成System.out.println(Child.c_value);改为System.out.println(Child.value); 如何?

public class Parent{
   static {
       System.out.println("Parent");
   }
   public static int value = 123;
}

public class Child extends Parent{
   static {
       System.out.println("Child");
   }
   public static int c_value = 123;
}

//mian 中执行
public static void main(String[] args) {
   System.out.println(Child.c_value);
}

打印信息如：

Parent
123

改为System.out.println(Child.value)时：

Parent
Child
123

具体看：深入Java虚拟机之 -- 类加载机制
扩展：

class Parent{
        public static int value = 1;
        static {
            value = 2;
        }
    }
    
class Child extends Parent{

    public static int B = value ;
}


public static void main(String[] args) {
    System.out.println(Child.B);
}

输出什么？

3.3 说说你对类加载器的理解

从上面我们知道，类在加载的时候，就是通过一个全限定名去加载这个类的二进制字节流，这个是系统自动完成的。这个动作如果从外部去做，以便于我们去获取所需的类，则我们成为类加载器。比如通过一个路径获取到一个 class 字节码，然后通过反射，拿到相应的信息。

3.4 什么是双亲委派模型

它的工程流程是：当一个类加载器收到类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是委派给她的父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载器都会传递到父加载器中；只有父加载器无法完成时，子加载器才会尝试自己去加载，它的模型如下：

14.png

深入Java虚拟机之 -- 总结面试篇

一、JVM常见面试题

1.1 介绍下 Java 内存区域

1.2 Java 对象的创建过程

1.3、对象的访问定位有几种

1.4 String、StringBuilder、StringBuffer 有什么不同

二、Java 回收机制常见面试题

2.1 简单的介绍一下强引用、软引用、弱引用、虚引用

2.2 谈谈final、finally、finalize 有什么不同

2.3 方法区会回收资源吗？

2.4 垃圾回收有哪些算法，各自的特点？

三、类加载的问题

3.1 类加载的过程

3.2 写出下列代码打印信息，若将改成System.out.println(Child.c_value);改为System.out.println(Child.value); 如何?

3.3 说说你对类加载器的理解

3.4 什么是双亲委派模型

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