JVM常见八股问题

1.什么是JVM?

回答：JVM 是 Java 虚拟机，负责将 Java 字节码转换为机器码并执行。它提供了内存管理、垃圾回收、线程管理等功能，使得 Java 程序能够在不同操作系统上运行而无需修改。

2.JVM的内存结构是什么？

JVM 内存结构主要包括以下几个部分：
方法区： 存储类的结构信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述等。
堆区： 存储对象实例，几乎所有的对象都在这里分配内存。
栈区： 每个线程都有一个栈帧，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接等。
程序计数器： 每个线程都有一个，用于存储当前线程执行的字节码指令地址。
本地方法栈： 为本地方法（native methods）服务，类似于栈区，但为 JNI 服务。

什么是堆和栈？他们区别是什么？

堆（Heap）： 堆是 JVM 中的一块内存区域，用于存储对象实例，所有线程共享这块内存。
栈（Stack）： 栈是 JVM 中为每个线程分配的内存区域，用于存储局部变量和方法调用。栈中的数据是线程私有的。
区别： 堆用于存储对象，所有线程共享，而栈用于存储方法调用和局部变量，线程独享。栈中的数据生命周期与方法调用有关，而堆中的对象生命周期与垃圾回收机制有关。

垃圾回收是什么？JVM如何进行垃圾回收？

垃圾回收（Garbage Collection, GC）是 JVM 自动管理内存的一种机制，用于回收不再被引用的对象。JVM 通过标记-清除（Mark-Sweep）、标记-整理（Mark-Compact）、复制（Copying）等算法进行垃圾回收。常见的垃圾收集器有 Serial、Parallel、CMS、G1 等。

什么是类加载器？类加载的过程是怎么样的？

类加载器（ClassLoader）： 负责将 Java 字节码文件（.class 文件）加载到 JVM 中。Java 有三种主要的类加载器：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）、应用程序类加载器（Application ClassLoader）。
类加载过程：
加载： 将字节码文件读入内存，并创建一个 Class 对象。
链接： 包括验证、准备、解析三个阶段。验证字节码的正确性，准备阶段为类变量分配内存并设置初始值，解析阶段将符号引用转换为直接引用。
初始化： 执行类的静态代码块和静态变量赋值。

如何调优JVM的性能？

JVM 调优主要涉及垃圾回收、内存管理和线程管理等方面。常见的调优手段包括：
调整堆内存大小： 通过 -Xms 和 -Xmx 参数设置初始堆内存和最大堆内存。
选择合适的垃圾收集器： 根据应用场景选择合适的垃圾收集器，如 G1、CMS、Parallel 等。
配置新生代和老年代的比例： 通过 -XX:NewRatio 参数调整新生代和老年代的内存比例。
设置垃圾回收的日志输出： 通过XX:+PrintGCDetails 查看垃圾回收的详细日志，帮助分析和调优。

什么是JVM中的安全点（Safepoint）？

安全点是 JVM 执行线程可以安全暂停的位置，通常发生在循环结束、方法调用前后、异常处理等位置。垃圾回收、线程暂停等操作都需要所有线程到达安全点后才能执行。

什么是逃逸分析？

逃逸分析是一种优化技术，用于判断对象的作用域。如果对象没有逃逸出方法的作用域，JVM 可以将该对象分配在栈上，而不是堆上，从而减少垃圾回收的压力。

解释JVM中的双亲委派模型？

双亲委派模型是类加载机制的一部分。当类加载器加载类时，首先会将加载请求委派给父类加载器，只有在父类加载器无法找到该类时，子类加载器才会尝试加载。这种机制确保了 Java 核心类库不会被重复加载，并保证了 Java 的安全性。

JVM中常见的内存泄漏原因有哪些？

虽然 Java 有垃圾回收机制，但内存泄漏仍然可能发生，常见原因包括：
静态集合类： 静态集合类持有对象引用，导致对象无法被回收。
长生命周期对象持有短生命周期对象引用： 导致短生命周期对象不能及时回收。
未关闭的资源： 如数据库连接、文件流等资源未关闭，导致资源占用内存无法释放。

详解JVM垃圾回收机制

垃圾回收机制（Garbage Collection, GC）是 JVM 的核心功能之一，它负责自动管理内存，回收不再使用的对象，避免内存泄漏和内存溢出。

1.为什么需要垃圾回收？

内存管理： Java 使用自动内存管理机制，程序员无需手动释放内存。垃圾回收器通过识别不再被引用的对象并回收其占用的内存，确保程序有足够的可用内存。
防止内存泄漏： 垃圾回收器能有效防止内存泄漏问题，避免因为程序员忘记释放对象而导致的内存消耗增加。

2.JVM内存模型

堆内存： 堆是垃圾回收器管理的主要区域，用于存储对象实例。堆内存划分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。
年轻代： 分为 Eden 区、Survivor 区（From 和 To）。新生对象通常分配在 Eden 区，当 Eden 区满时触发 Minor GC，存活的对象移至 Survivor 区。
老年代： 存放从年轻代晋升的长期存活对象。当老年代空间不足时，触发 Major GC 或 Full GC。
方法区（Metaspace）： 存储类的元数据、常量、静态变量等。方法区在 Java 8 之前称为永久代（PermGen），从 Java 8 开始被移到本地内存中，并命名为 Metaspace。

3.垃圾回收的基本算法

标记-清除算法（Mark-Sweep）：
标记阶段： 标记所有可达对象（从根节点开始遍历引用链，标记所有访问到的对象）。
清除阶段： 遍历整个堆内存，清除未标记的对象，回收空间。
优点：简单，能有效回收不再使用的对象。
缺点：容易产生内存碎片，可能导致大对象无法分配。
标记-整理算法（Mark-Compact）：
标记阶段： 与标记-清除算法相同，标记所有可达对象。
整理阶段： 将存活对象向堆的一端移动，整理出连续的空闲空间，避免内存碎片问题。
优点：消除了内存碎片，适合老年代的垃圾回收。
缺点：整理过程需要移动对象，性能开销较大。
复制算法（Copying）：
工作原理： 将内存分为两块，每次只使用其中一块。当使用的内存块满时，复制存活对象到另一块，然后清空已用的内存块。
优点：没有内存碎片，分配简单快速，适合年轻代的垃圾回收。
缺点：浪费一半的内存空间，内存利用率低。

4.常见的垃圾收集器

Serial 收集器：
单线程收集器，执行垃圾回收时会暂停所有应用线程（“Stop the World”）。
适用于单核 CPU 或者内存较小的场景。
Parallel 收集器（也称为吞吐量优先收集器）：
多线程收集器，通过多线程并行执行垃圾回收任务，减少停顿时间。
适用于多核 CPU 环境，追求高吞吐量。
CMS 收集器（Concurrent Mark-Sweep）：
目标是减少老年代的停顿时间，通过与应用线程并发执行垃圾回收，减少 Full GC 的停顿时间。
适合对停顿时间敏感的应用，但会产生内存碎片，且需要更多的 CPU 资源。
G1 收集器（Garbage First）：
面向服务器应用设计，适合大内存、多处理器的环境。将堆内存划分为多个区域，进行局部的并行回收。
能够在设定的停顿时间内最大化垃圾回收效率，并减少停顿时间。
ZGC 和 Shenandoah：
低停顿垃圾收集器，目标是将垃圾回收的停顿时间降低到毫秒级别或更短。
ZGC 是 Oracle 开发的，Shenandoah 是 RedHat 开发的，两者都适用于大内存、低延迟场景。

5.垃圾回收的触发条件

Minor GC： 当年轻代中的 Eden 区满时触发。Minor GC 速度较快，因为大多数对象在年轻代存活时间短，容易被回收。
Major GC / Full GC： 当老年代满时触发。Major GC 速度较慢，因为需要遍历整个老年代，并可能伴随着 Full GC 清理整个堆空间，包括方法区。

6.垃圾回收的调优

调整堆大小： 通过 -Xms 和 -Xmx 参数调整初始和最大堆内存大小。
选择合适的垃圾收集器： 根据应用需求选择不同的垃圾收集器，如 G1、CMS、Parallel 等。
设置新生代与老年代比例： 通过 -XX:NewRatio 调整新生代与老年代的比例。
调整停顿时间： 通过 -XX:MaxGCPauseMillis 设置垃圾回收的最大停顿时间，特别适合 G1 收集器。

7.常见的垃圾回收日志参数

-XX:+PrintGCDetails：打印详细的 GC 日志信息，包括每次 GC 的类型、发生时间、内存变化等。
-Xloggc:：将 GC 日志输出到指定文件，便于分析和调优。