java面试基础之jvm

问：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？

permgen space、heap space 错误。

常见的原因

（1）内存加载的数据量太大：一次性从数据库取太多数据；

（2）集合类中有对对象的引用，使用后未清空，GC不能进行回收；

（3）代码中存在循环产生过多的重复对象；

（4）启动参数堆内存值小。

参考文章：

http://outofmemory.cn/c/java-outOfMemoryError/

问：StackOverflow异常有没有遇到过？一般你猜测会在什么情况下被触发？如何指定几个线程的堆栈？一般你们写多少？

栈内存溢出，一般由栈内存的局部变量过爆了，导致内存溢出。出现在递归方法，参数个数过多，递归过深，递归没有出口。

问：新生代转移到老年代的触发条件：

（1）长期存活的对象

（2）大对象直接进入老年代

（3）minor gc后，survivor仍然放不下

（4）动态年龄判断，大于等于某个年龄的对象超过了survivor空间一半 ，大于等于某个年龄的对象直接进入老年代

问：java GC是什么时候做的？

程序员不能具体控制时间，系统在不可预测的时间调用System.gc()函数的时候；当然可以通过调优，用NewRatio控制newObject和oldObject的比例，用MaxTenuringThreshold 控制进入oldObject的次数，使得oldObject 存储空间延迟达到full gc,从而使得计时器引发gc时间延迟OOM的时间延迟，以延长对象生存期。

也就是GC的触发条件，eden 满了minor gc，升到老年代的对象大于老年代剩余空间full gc，或者小于时被HandlePromotionFailure参数强制full gc；gc与非gc时间耗时超过了GCTimeRatio的限制引发OOM，调优诸如通过NewRatio控制新生代老年代比例，通过 MaxTenuringThreshold控制进入老年前生存次数等。

问：为什么需要自定义类加载器

1)加密:java代码可以轻易的被反编译,如果你需要对你的代码进行加密以防止反编译,可以先将编译后的代码用加密算法加密,类加密后就不能再使用java自带的类加载器了,这时候就需要自定义类加载器.

2)从非标准的来源加载代码:字节码是放在数据库,甚至是云端,就可以自定义类加载器,从指定来源加载类.

问：为什么要进行垃圾回收

　在C++中，对象所占的内存在程序结束运行之前一直被占用，在明确释放之前不能分配给其它对象；而在Java中，当没有对象引用指向原先分配给某个对象 的内存时，该内存便成为垃圾。 垃圾回收能自动释放内存空间，减轻编程的负担，JVM的一个系统级线程会自动释放该内存块。垃圾回收意味着程序不再需要的对象是"无用信息"，这些信息将被丢弃。当一个对 象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用。事实上，除了释放没用的对象，垃圾回收也可以清除内存记录碎片。由于创建对象和垃圾回收器释放丢弃对象所占的内存空间，内存会出现碎片。碎片是分配给对象的内存块之间的空闲内存洞。碎片整理将所占用的堆内存移到堆的一端，JVM将整理出的内存分配给新的对象。

问：如何进行垃圾回收

Java语言规范没有明确地说明JVM使用哪种垃圾回收算法，但是任何一种垃圾回收算法一般要做2件基本的事情：（1）发现无用信息对象；（2）回收被无用对象占用的内存空间，使该空间可被程序再次使用。

　　大多数垃圾回收算法使用了根集(root set)这个概念；所谓根集就是正在执行的Java程序可以访问的引用变量的集合(包括局部变量、参数、类变量)，程序可以使用引用变量访问对象的属性和 调用对象的方法。垃圾回收首先需要确定从根开始哪些是可达的和哪些是不可达的，从根集可达的对象都是活动对象，它们不能作为垃圾被回收，这也包括从根集间 接可达的对象。

问：触发GC（Garbage Collector）的条件：

　JVM进行次GC的频率很高,但因为这种GC占用时间极短,所以对系统产生的影响不大。更值得关注的是主GC的触发条件,因为它对系统影响很明显。总的来说,有两个条件会触发主GC:

　　1)当应用程序空闲时,即没有应用线程在运行时,GC会被调用。因为GC在优先级最低的线程中进行,所以当应用忙时,GC线程就不会被调用,但以下条件除外。

　　2)Java堆内存不足时,GC会被调用。 当应用线程在运行,并在运行过程中创建新对象,若这时内存空间不足,JVM就会强制地调用GC线程,以便回收内存用于新的分配。若GC一次之后仍不能满足 内存分配的要求,JVM会再进行两次GC作进一步的尝试,若仍无法满足要求,则 JVM将报“out of memory”的错误,Java应用将停止。

问：减少GC开销的措施

不要显示的调用System.gc

尽量减少临时对象的使用

对象不用的时候最好显示置空

尽量使用StringBuffer，不实用String累加字符串（String的特性有关）

能使用基本数据类型就不要使用封装类

尽量减少静态对象变量的使用

问：你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms，g1

问：Minor GC，Full GC 触发条件

Minor GC触发条件：当Eden区满时，触发Minor GC。

Full GC触发条件：

（1）调用System.gc时，系统建议执行Full GC，但是不必然执行

（2）老年代空间不足

（3）方法去空间不足

（4）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

（5）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

问：Minor GC、Major GC和Full GC之间的区别

Minor GC指新生代GC，即发生在新生代（包括Eden区和Survivor区）的垃圾回收操作，当新生代无法为新生对象分配内存空间的时候，会触发Minor GC。因为新生代中大多数对象的生命周期都很短，所以发生Minor GC的频率很高，虽然它会触发stop-the-world，但是它的回收速度很快。

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是针对整个新生代、老生代、元空间（metaspace，java8以上版本取代perm gen）的全局范围的GC。Full GC不等于Major GC，也不等于Minor GC+Major GC，发生Full GC需要看使用了什么垃圾收集器组合，才能解释是什么样的垃圾回收

问：为什么要有Survivor区

如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC（因为Major GC一般伴随着Minor GC，也可以看做触发了Full GC）。老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多。你也许会问，执行时间长有什么坏处？频发的Full GC消耗的时间是非常可观的，这一点会影响大型程序的执行和响应速度，更不要说某些连接会因为超时发生连接错误了。

好，那我们来想想在没有Survivor的情况下，有没有什么解决办法，可以避免上述情况：

方案优点缺点

增加老年代空间更多存活对象才能填满老年代。降低Full GC频率随着老年代空间加大，一旦发生Full GC，执行所需要的时间更长

减少老年代空间Full GC所需时间减少老年代很快被存活对象填满，Full GC频率增加

显而易见，没有Survivor的话，上述两种解决方案都不能从根本上解决问题。

我们可以得到第一条结论：Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。

问：为什么要设置两个Survivor区

设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，下面我们来分析一下。

为什么一个Survivor区不行？第一部分中，我们知道了必须设置Survivor区。假设现在只有一个survivor区，我们来模拟一下流程：刚刚新建的对象在Eden中，一旦Eden满了，触发一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到Survivor区。这样继续循环下去，下一次Eden满了的时候，问题来了，此时进行Minor GC，Eden和Survivor各有一些存活对象，如果此时把Eden区的存活对象硬放到Survivor区，很明显这两部分对象所占有的内存是不连续的，也就导致了内存碎片化。我绘制了一幅图来表明这个过程。其中色块代表对象，白色框分别代表Eden区（大）和Survivor区（小）。Eden区理所当然大一些，否则新建对象很快就导致Eden区满，进而触发Minor GC，有悖于初衷。

碎片化带来的风险是极大的，严重影响JAVA程序的性能。堆空间被散布的对象占据不连续的内存，最直接的结果就是，堆中没有足够大的连续内存空间，接下去如果程序需要给一个内存需求很大的对象分配内存。。。画面太美不敢看。。。这就好比我们爬山的时候，背包里所有东西紧挨着放，最后就可能省出一块完整的空间放相机。如果每件行李之间隔一点空隙乱放，很可能最后就要一路把相机挂在脖子上了。

那么，顺理成章的，应该建立两块Survivor区，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生）。S0和Eden被清空，然后下一轮S0与S1交换角色，如此循环往复。如果对象的复制次数达到16次，该对象就会被送到老年代中

问：minor gc、major gc、full gc使用了哪种垃圾回收算法

先来讲一下这几个算法的特性吧

（1）复制：1.将内存分为两块，只用一块，另一块用来讲这一块的对象复制；2.不会产生内存碎片

（2）标记-清除：1.从引用根节点开始标记所有被引用的对象；2.遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用，同时，会产生内存碎片。

（3）标记-整理：1.从根节点开始标记所有被引用对象；2.遍历整个堆，把清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

说的有点不够形象，还是用对比的表格来展示吧

（4）新生代的Minor GC触发条件：Copying算法就是扫描出存活的对象，并复制到一块新的完全未使用的空间中，对应于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之间copy。所有的Minor GC都会触发全世界的暂停（stop-the-world）

（5）老年代的GC（Major GC/Full GC）：老年代与新生代不同，老年代对象存活的时间比较长、比较稳定，因此采用标记(Mark)算法来进行回收，所谓标记就是扫描出存活的对象，然后再进行回收未被标记的对象，回收后对用空出的空间要么进行合并、要么标记出来便于下次进行分配，总之目的就是要减少内存碎片带来的效率损耗。

问：JVM性能调优监控工具jps、jstack、jstat、jmap、jinfo使用

jps

查看所有的jvm进程，包括进程ID，进程启动的路径等等。

jstack

观察jvm中当前所有线程的运行情况和线程当前状态。

系统崩溃了？如果java程序崩溃生成core文件，jstack工具可以用来获得core文件的java stack和native stack的信息，从而可以轻松地知道java程序是如何崩溃和在程序何处发生问题。

系统hung住了？jstack工具还可以附属到正在运行的java程序中，看到当时运行的java程序的java stack和native stack的信息, 如果现在运行的java程序呈现hung的状态，jstack是非常有用的。

jstat

jstat利用JVM内建的指令对Java应用程序的资源和性能进行实时的命令行的监控，包括了对进程的classloader，compiler，gc情况；

特别的，一个极强的监视内存的工具，可以用来监视VM内存内的各种堆和非堆的大小及其内存使用量，以及加载类的数量。

jmap

监视进程运行中的jvm物理内存的占用情况，该进程内存内，所有对象的情况，例如产生了哪些对象，对象数量；

系统崩溃了？jmap可以从core文件或进程中获得内存的具体匹配情况，包括Heap size, Perm size等等

jinfo

观察进程运行环境参数，包括Java System属性和JVM命令行参数

系统崩溃了？jinfo可以从core文件里面知道崩溃的Java应用程序的配置信息。

问：堆内存设置的参数是什么？

-Xmx设置堆的最大空间大小

-Xms设置堆的最小空间大小

问：JDK 1.8之后Perm Space有哪些变动? MetaSpace大小默认是有限的么? 还是你们会通过什么方式来指定大小?

JDK 1.8后用元空间替代了 Perm Space；字符串常量存放到堆内存中。

MetaSpace大小默认没有限制，一般根据系统内存的大小。JVM会动态改变此值。

-XX:MetaspaceSize：分配给类元数据空间（以字节计）的初始大小（Oracle逻辑存储上的初始高水位，the initial high-water-mark）。此值为估计值，MetaspaceSize的值设置的过大会延长垃圾回收时间。垃圾回收过后，引起下一次垃圾回收的类元数据空间的大小可能会变大。

-XX:MaxMetaspaceSize：分配给类元数据空间的最大值，超过此值就会触发Full GC，此值默认没有限制，但应取决于系统内存的大小。JVM会动态地改变此值。