JVM问题及解答

常见JVM问题

1. JVM内存模型，GC机制和原理。
   注意JVM内存模型与Java内存模型(JMM)不是同一个东西。
   JVM = 类加载器(classloader) + 执行引擎(execution engine) + 运行时数据区域(runtime data area)

   
   image

• PC寄存器：保存JVM正在执行的字节码指令地址。如果是native的，那么pc寄存器的值为undefined
• JVM Stack：存储局部变量与一些过程结果的地方。在方法调用和返回中也扮演了很重要的角色。
• Heap：堆是可以可供各个线程共享的运行时存储区域，也是供所有类的实例和数组对象分配内存的区域。堆在JVM启动的时候创建。堆所存储的就是被GC所管理的各种对象。
• Method Area：各个线程共享的运行时内存区，它存储每一个类的实例信息，运行时常量池，字段和方法数据，构造函数和普通方法的字节码等内容。还有一些特殊方法。
• Run-Time Constant Pool：在方法区中分配，在加载类和接口到虚拟机之后，就创建对应的运行时常量池。
• Native Method Stacks：JDK中native的方法，System类和Thread类中有很多。使用C语言编写的方法，这个也通常叫做C stack。

image

参考：多线程之Java内存模型(JMM)(一)

2. GC分哪两种，Minor GC 和Full GC有什么区别？什么时候会触发Full GC？分别采用什么算法？

• 从年轻代空间（包括 Eden 和 Survivor 区域）回收内存被称为 Minor GC。当Eden区满时，触发Minor GC。
• Full GC 是清理整个堆空间—包括年轻代和老年代。Major GC通常是跟full GC是等价的，收集整个GC堆。
  • 调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行，
  • 由Eden区、From Space区向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
  • 老年代空间不足
  • 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

Minor GC采用复制算法，将Eden区的对象复制到Suvivor空间，然后进行清除
Full Gc采用的是标记-压缩算法，让所有的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。

参考：Java的垃圾回收机制-垃圾收集算法(一)

3. JVM里的有几种classloader，为什么会有多种？
   JDK中默认情况下有三种，如下图

   
   image

• BootStrap ClassLoader，负责加载<JAVA_HOME>/lib或被-Xbootclasspath指定路径下的类库，开发者不可以直接使用
• Extension ClassLoader,负责加载<JAVA_HOME>/lib/ext或被java.ext.dirs系统变量指定的路径中的所有类库，开发者可以直接使用
• App ClassLoader，这个类加载器是ClassLoader.getSystemClassLoader()的返回值，负责加载用户类路径上所指定的类库，开发者可以直接使用这个类加载器，如果应用程序没有自定义过类加载器，那么系统默认使用这个类加载器。

如果一个类收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把请求委派给父类来实现，每一个层次的类加载器都是这样，因此所有的类加载请求都会最终传送到启动类加载器，只有当父类加载器无法完成这个加载请求，子类加载器才会自己尝试加载。

好处：避免内存中出现同样的字节码。可以很好的解决各个类加载器的基础类统一问题。

参考：JVM是如何加载类的？

4. 什么情况下我们需要破坏双亲委派模型？
   热替换，热部署。OSGI是Java业界广泛认可的模块化标准，而OSGI模块化热部署的关键是它自定义的类加载器。每一个模块都有一个自己的类加载器，当需要更换一个 Bundle(包) 时，Bundle连同类加载器一同替换实现代码热部署。

弄懂了OSGi的精髓，就可以算是掌握了类加载器的精髓

参考：JVM是如何加载类的？

5. 常见的JVM调优方法有哪些？可以具体到调整哪个参数，调成什么值？
   主要调节吞吐量和响应时间:
   参考：
   记一次JVM调优
   如何解决OutOfMemoryError

6. JVM class文件结构是如何解析的；

7. 可见性，重排序，final关键字
   可见性是指一个线程修改某个共享变量的值的时候，其它线程能立刻得知。
   重排序是底层做的优化，有些代码会在机器层面上提前执行，从而出现不正常的结果
   final在Java中是一个保留的关键字，可以声明成员变量、方法、类以及本地变量。一旦你将引用声明作final，你将不能改变这个引用了，编译器会检查代码，如果你试图将变量再次初始化的话，编译器会报编译错误。

参考：深入理解final关键字

8. Java对象模型
   每一个Java类，在被JVM加载的时候，JVM会给这个类创建一个instanceKlass，保存在方法区，用来在JVM层表示该Java类。当我们在Java代码中，使用new创建一个对象的时候，JVM会创建一个instanceOopDesc对象，这个对象中包含了两部分信息，对象头以及元数据。对象头中有一些运行时数据，其中就包括和多线程相关的锁的信息。元数据其实维护的是指针，指向的是对象所属的类的instanceKlass。

这个内容比较多，需要深入理解

参考：Java对象模型

9. oop-klass

10. 对象存活判定
    可达性分析算法：可达性分析，通过一系列"GC Roots"的对象作为起始点，往下走，一个对象到GC roots没有任何引用的时候，则证明对象是不可用的
    可作为GC roots的对象：

• 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

11. Java的引用类型

• 强引用：正常对象赋值的语句，String a = "abc";强引用可以直接访问目标对象，并且不会被系统回收，强引用可能导致内存泄漏
• 软引用：比强引用稍微弱一点的类型，只有再内存不足的情况下才会被回收。如果再内存足够的时候，调用System.gc()也不会回收软引用的对象。
• 弱引用：比软引用弱一点的引用类型，只要发现弱引用，都会将对象进行回收。
• 虚引用：最弱的一个引用类型，一个持有虚引用的对象，和没有引用几乎是一样的。虚引用必须和引用队列一起使用，它的作用在于跟踪垃圾回收的过程。

参考：Java Primitive type与References type

最后

本文持续更新...