深入理解java虚拟机
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面试题收集：
1、你知道哪些或者你们线上使⽤什么GC策略？它有什么优势，适⽤于什么场景？
2、Java类加载器包括⼏种？它们之间的⽗⼦关系是怎么样的？双亲委派机制是什么意思？有什么好处？
3、如何⾃定义⼀个类加载器？你使⽤过哪些或者你在什么场景下需要⼀个⾃定义的类加载器吗？
4、堆内存设置的参数是什么？
5、Perm Space中保存什么数据？会引起OutOfMemory吗？
6、做GC时，⼀个对象在内存各个Space中被移动的顺序是什么？
7、你有没有遇到过OutOfMemory问题？你是怎么来处理这个问题的？处理 过程中有哪些收获？
8、JDK 1.8之后Perm Space有哪些变动? MetaSpace⼤⼩默认是⽆限的么? 还是你们会通过什么⽅式来指定⼤⼩?
9、jstack 是⼲什么的? jstat 呢？如果线上程序周期性地出现卡顿，你怀疑可 能是 GC 导致的，你会怎么来排查这个问题？线程⽇志⼀般你会看其中的什么 部分？
10、StackOverflow异常有没有遇到过？⼀般你猜测会在什么情况下被触发？如何指定⼀个线程的堆栈⼤⼩？⼀般你们写多少？
一 运行时数据区域
1.1.1 程序计数器
线程私有，用于记录当前线程运行到的位置，以便随时恢复线程
1.1.2 Java虚拟机栈
线程私有，包括栈帧，局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口
局部变量表保存8种基本类型的局部变量，以及引用类型的指针
栈帧对应着一个方法
1.1.3 本地方法栈
与Java虚拟机栈类似，但是是用于支持native方法的执行的，在hotspot虚拟机中，Java虚拟机栈与本地方法栈共用
1.1.4 Java 堆
所有线程共享，垃圾收集器的主要区域，可以分为新生代和老年代，新生代又分为Eden space, From survivor space , To survivor space。
从内存分配的角度看，可以分为多个线程私有的的分配缓冲区
通过-Xmx -Xms 控制大小
1.1.5 方法区
存放类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据
--XX:MaxPermSize 指定上限
这一区域的垃圾回收目标主要是针对常量池的回收和类型的卸载
1.1.6 运行时常量池
这是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用
1.1.7 对象的创建
- 检查new指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查类是否已经被加载
- 为新生对象分配内存空间
指针碰撞：java堆规整，Serial，ParNew等带Compact过程的收集器使用
空闲列表：java堆不规整，需要维护列表，CMS等Mark-Sweep算法收集器使用
如何保证内存分配的原子性：
方法一：CAS+失败重试的方法
方法二：使用-XX:+/-UseTABLE来指定使用本地线程分配缓冲
1.1.8 对象的内存布局
对象在内存中可以分为：对象头（Header）实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）
对象头（储存对象自身的运行时数据）：哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳，类型指针（有的虚拟机可能没有），如果是数据对象，还要记录长度
实例数据：默认分配策略会把同大小的分配到一起，父类的变量会出现在子类之前，但是子类中较窄的变量也可能会插入到父类的间隙中去。
对齐填充：HotSpot VM 要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，所有要填充
1.1.9 对象的访问定位
句柄访问：java堆中划分一块内存来作为句柄池，reference保存的是句柄池的地址，句柄池中包含对象的实例数据指针和对象的类型指针。缺点是多一次访问，优点是reference不用变。
直接指针访问：reference直接保存对象实例数据地址，对象头中包含元类型数据地址
HotSpot使用的是直接访问的方式
二 垃圾收集器与内存分配策略
2.1 对象已经死了吗
引用计数法
可达性分析算法：GC Roots 包括虚拟机栈中引用的对象、方法区中类静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象、本地方法栈中JNI引用的对象
2.2 引用类型
强引用：普通new Object()产生的引用
软引用：内存溢出时会回收
弱引用：下次GC时一定会回收
虚引用：无法通过虚引用来找到一个对象，这种引用只是想在对象回收时收到一个通知
2.3 finalize()方法
对象第一次可达性分析，如果没有与GC ROOTs相连，则会调用finalize方法，在finalize方法中可以自救，但是finalize方法只会被调用一次
2.4 回收方法区
方法区回收的效果不好，主要是回收废弃常量和无用的类
废弃常量：与堆中的对象类似，没有任何引用的对象
无用的类：必须要满足以下三个条件，才会被回收
- 该类的实例已经全被回收
- 加载该类的ClassLoader已经被回收
- 该类的Class对象被回收
参数-Xnoclassgc 参数可以控制是否回收无用的类
2.5 垃圾回收算法
标记清除法（Mark-Sweep）：算法分为标记-清除两个阶段
- 效率不高
- 容易产生碎片
复制算法：每次只用一块，用完时把对象复制到另一块中
- 实际使用的内存只有原来的一半
- HotSpot新生代Eden:Survivor = 8:1 需要老年代担保
标记整理算法（Mark-Compact）: 先标记，然后把存活对象往一边移动
分代回收的思想：新生代使用复制算法，老年代使用标记-清理或者标记-整理算法
2.6 HotSpot 算法实现
2.6.1.Serial收集器
虚拟机在Client模式下新生代的默认收集器，单线程，采用复制算法
2.6.2 ParNew收集器
与Serial收集器一样，只是回收新生代时采用的是多线程
这是Server模式下新生代的首选收集器
-XX:SurvivorRatio：Eden区:两个Survivor区 的比值
-XX:ParallelGCThreads : 指定线程的数量
-XX:+UseParNewGC强制指定使用这种收集器
2.6.3 Parallel Scavenge 收集器
新生代收集器，与ParNew一样使用的是复制算法，多线程，但是这个收集器的目标是使垃圾收集的时间尽量短
-XX MaxGCPauseMillis：控制最大垃圾收集时间
-XX:GCTimeRatio：用来控制吞吐量
-XX:UseAdptiveSizePolicy：自动调用新生代大小，Eden和Survivor区的比例
2.6.4 Serial Old 收集器
Serial 收集器的老年代版本，单线程，使用标记整理算法
2.6.5 Parallel Old 收集器
Parallel Scavenge 收集器的老年代版本，多线程，标记-整理算法
2.6.5 CMS收集器
以最短停顿时间为目标，标记清除算法
步骤一：初始标记：从GC Roots 递归找到所有存活对象
步骤二：并发标记：GC Roots Tracing过程
步骤三：重新标记：修正并发标记期间的变动
步骤四：并发清除：清除对象
只有初始标记和重新标记会暂停用户线程
缺点：
- 对CPU资源比较敏感、占用(CPU+3) / 4 的线程
- 无法处理浮动垃圾（并发清理阶段用户线程新产生的垃圾），不能等到老年代几乎满了才运行(默认68%，-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设置阀值)，可能会出现Concurrent Mode Failure、
- 有碎片问题 -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection设置FullGC后整理碎片，-XX:CMSFullGCsBeforeCompation设置多少次不整理后就会整理一次
2.6.6 对象分配策略
- 优先在Eden区分配
- 大对象直接进入老年代： -XX:PretenureSizeThreshold 参数用于设置直接进入老年代的阀值，这个参数只对Serial和ParNew收集器
- 长期存活对象进入老年代：-XX: MaxTenuringThreshold参数设置进入老年代的对象年龄
- 对象动态年龄判断：若则在某个年龄，Survivor空间中相同年龄所有对象大小总和大于Survivor一半，则年龄大于或等于该的年龄的对象全进入老年代
三 常用监控分析工具
- jps：显示指定系统内所有的hotspot虚拟机进程
- jstat：用于收集HotSpot虚拟机各方面的数据
- jinfo：显示虚拟机配置信息
- jmap：生成虚拟机内存转储快照文件
- jhat：用于分析headmap文件
- jstack：显示虚拟机线程快照
3.1 jps
- -q：只输出虚拟机ID，忽略其他参数
- -m：输出启动主类时传递给main的参数
- -l：输出主类的全类名，如果执行的是jar包，输出jar包位置
- -v：输出jvm参数
