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首页Java面试宝典:深度解析JVM与垃圾回收
"01-图灵面试宝典(最新版)是一本由图灵学院老师精心挑选的Java架构面试指南,涵盖了众多技术领域的核心知识点。书中详细介绍了JVM(Java Virtual Machine)的相关知识,包括其主要组成部分,如运行时数据区、内存区域(如堆栈、堆、方法区、持久代等)以及它们的作用。对于JVM的内存管理,深入剖析了深拷贝和浅拷贝的区别,堆栈和队列的异同,以及对象的创建、内存分配和并发安全问题。 书中的内容涵盖了垃圾回收机制,解释了什么是GC(Garbage Collection),为何需要它,以及不同类型的垃圾回收算法(如标记-清除、复制、标记-整理和分代收集)。详细讲解了CMS(Concurrent Mark Sweep)垃圾回收器的工作原理和新生代与老年代垃圾回收器的区别。此外,还介绍了内存分配策略,如对象优先在Eden区分配、大对象直接进入老年代和长期存活对象的处理原则。 关于类加载机制,书中阐述了Java虚拟机如何加载Class文件,涉及类加载器的概念,双亲委派模型的执行过程,以及常用的类加载器类型。此外,书中还讨论了JVM调优,包括常用的调优工具和参数,以及内存区域的优化,如如何通过调整参数来提高性能和避免内存泄漏。 这本面试宝典为Java开发者提供了全面且实用的面试准备材料,无论是基础的JVM原理,还是高级的内存管理和性能优化技巧,都能帮助读者在面试中展现出扎实的技术功底。"
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分代收集算法
当前商业虚拟机都采用分代收集的垃圾收集算法。分代收集算法,顾名思义是根
据对象的存活周期将内存划分为几块。一般包括年轻代、老年代和永久代,如
图所示:
说一下JVM有哪些垃圾回收器?
如果说垃圾收集算法是内存回收的方法论,那么垃圾收集器就是内存回收的具体
实现。下图展示了7种作用于不同分代的收集器,其中用于回收新生代的收集器
包括Serial、PraNew、ParallelScavenge,回收老年代的收集器包括Serial
Old、ParallelOld、CMS,还有用于回收整个Java堆的G1收集器。不同收集器
之间的连线表示它们可以搭配使用。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88392414/bg11.jpg)
i mg
Serial收集器(复制算法):新生代单线程收集器,标记和清理都是单线程,优点
是简单高效;
ParNew收集器(复制算法):新生代并行收集器,实际上是Serial收集器的多线程
版本,在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现;
ParallelScavenge收集器(复制算法):新生代并行收集器,追求高吞吐量,高效
利用CPU。吞吐量=用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间),高吞吐量可以高
效率的利用CPU时间,尽快完成程序的运算任务,适合后台应用等对交互相应要求不
高的场景;
SerialOld收集器(标记-整理算法):老年代单线程收集器,Serial收集器的老年
代版本;
ParallelOld收集器(标记-整理算法):老年代并行收集器,吞吐量优先,
ParallelScavenge收集器的老年代版本;
CMS(ConcurrentMarkSweep)收集器(标记-清除算法):老年代并行收集
器,以获取最短回收停顿时间为目标的收集器,具有高并发、低停顿的特点,追求最
短GC回收停顿时间。
G1(GarbageFirst)收集器(标记-整理算法):Java堆并行收集器,G1收集器是
JDK1.7提供的一个新收集器,G1收集器基于“标记-整理”算法实现,也就是说不会
产生内存碎片。此外,G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是:G1回收的
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88392414/bg12.jpg)
范围是整个Java堆(包括新生代,老年代),而前六种收集器回收的范围仅限于新生代
或老年代。
详细介绍一下CMS垃圾回收器?
CMS是英文ConcurrentMark-Sweep的简称,是以牺牲吞吐量为代价来获得
最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上,这种垃圾
回收器非常适合。在启动JVM的参数加上“-
XX:+UseConcMarkSweepGC”来指定使用CMS垃圾回收器。
CMS使用的是标记-清除的算法实现的,所以在gc的时候回产生大量的内存碎
片,当剩余内存不能满足程序运行要求时,系统将会出现ConcurrentMode
Failure,临时CMS会采用SerialOld回收器进行垃圾清除,此时的性能将会
被降低。
新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些?有什么
区别?
新生代回收器:Serial、ParNew、ParallelScavenge
老年代回收器:SerialOld、ParallelOld、CMS
整堆回收器:G1
新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法,复制算法的优点是效率高,缺点是内
存利用率低;老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。
简述分代垃圾回收器是怎么工作的?
分代回收器有两个分区:老生代和新生代,新生代默认的空间占比总空间的
1/3,老生代的默认占比是2/3。
新生代使用的是复制算法,新生代里有3个分区:Eden、ToSurvivor、From
Survivor,它们的默认占比是8:1:1,它的执行流程如下:
把Eden+FromSurvivor存活的对象放入ToSurvivor区;
清空Eden和FromSurvivor分区;
FromSurvivor和ToSurvivor分区交换,FromSurvivor变ToSurvivor,To
Survivor变FromSurvivor。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88392414/bg13.jpg)
每次在FromSurvivor到ToSurvivor移动时都存活的对象,年龄就+1,当年
龄到达15(默认配置是15)时,升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。
老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回,一般使用标记整理的
执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。
内存分配策略
简述java内存分配与回收策率以及MinorGC和Major
GC
所谓自动内存管理,最终要解决的也就是内存分配和内存回收两个问题。前面我
们介绍了内存回收,这里我们再来聊聊内存分配。
对象的内存分配通常是在Java堆上分配(随着虚拟机优化技术的诞生,某些场
景下也会在栈上分配,后面会详细介绍),对象主要分配在新生代的Eden区,
如果启动了本地线程缓冲,将按照线程优先在TLAB上分配。少数情况下也会直
接在老年代上分配。总的来说分配规则不是百分百固定的,其细节取决于哪一种
垃圾收集器组合以及虚拟机相关参数有关,但是虚拟机对于内存的分配还是会遵
循以下几种「普世」规则:
对象优先在Eden区分配
多数情况,对象都在新生代Eden区分配。当Eden区分配没有足够的空间进行
分配时,虚拟机将会发起一次MinorGC。如果本次GC后还是没有足够的空
间,则将启用分配担保机制在老年代中分配内存。
这里我们提到MinorGC,如果你仔细观察过GC日常,通常我们还能从日志中
发现MajorGC/FullGC。
MinorGC是指发生在新生代的GC,因为Java对象大多都是朝生夕死,所
有MinorGC非常频繁,一般回收速度也非常快;
MajorGC/FullGC是指发生在老年代的GC,出现了MajorGC通常会伴
随至少一次MinorGC。MajorGC的速度通常会比MinorGC慢10倍以上。
大对象直接进入老年代
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所谓大对象是指需要大量连续内存空间的对象,频繁出现大对象是致命的,会导
致在内存还有不少空间的情况下提前触发GC以获取足够的连续空间来安置新对
象。
前面我们介绍过新生代使用的是标记-清除算法来处理垃圾回收的,如果大对象
直接在新生代分配就会导致Eden区和两个Survivor区之间发生大量的内存复
制。因此对于大对象都会直接在老年代进行分配。
长期存活对象将进入老年代
虚拟机采用分代收集的思想来管理内存,那么内存回收时就必须判断哪些对象应
该放在新生代,哪些对象应该放在老年代。因此虚拟机给每个对象定义了一个对
象年龄的计数器,如果对象在Eden区出生,并且能够被Survivor容纳,将被
移动到Survivor空间中,这时设置对象年龄为1。对象在Survivor区中每「熬
过」一次MinorGC年龄就加1,当年龄达到一定程度(默认15)就会被晋升
到老年代。
虚拟机类加载机制
简述java类加载机制?
虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存,并对数据进行校验,解析和初
始化,最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。
描述一下JVM加载Class文件的原理机制
Java中的所有类,都需要由类加载器装载到JVM中才能运行。类加载器本身也
是一个类,而它的工作就是把class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时
候,我们几乎不需要关心类的加载,因为这些都是隐式装载的,除非我们有特殊
的用法,像是反射,就需要显式的加载所需要的类。
类装载方式,有两种:
1.隐式装载,程序在运行过程中当碰到通过new等方式生成对象时,隐式调用
类装载器加载对应的类到jvm中,
2.显式装载,通过class.forname()等方法,显式加载需要的类
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