Java面试必备：JVM深度解析与垃圾回收

"史上最全的Java面试题独家整理，涵盖了JVM、线程、内存区域、垃圾回收等核心Java知识，旨在帮助面试者全面准备Java后端开发的面试。" 在Java开发中，理解JVM（Java Virtual Machine）的工作原理至关重要，因为它负责执行Java程序。JVM是一个抽象的计算机系统，它可以解析并执行Java字节码，从而在不同平台上运行Java应用。JVM包含了几个关键的内存区域： 1. 程序计数器：每个线程都有自己的程序计数器，用于记录当前线程正在执行的指令位置。 2. 虚拟机栈：同样为线程私有，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息，每当执行一个方法，就会在虚拟机栈中创建一个栈帧。 3. 本地方法区：用于支持native方法的执行，线程私有。 4. 堆（Heap）：线程共享的内存区域，用于存储对象实例，是垃圾回收的主要区域，分为新生代和老年代。 5. 方法区（在Java 8以前称为永久代）：存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，Java 8以后被元空间（Metaspace）取代。 新生代由Eden、SurvivorFrom和SurvivorTo三个区组成，对象首先在Eden区创建，经历Minor GC后，存活的对象会被移动到Survivor区，每次GC后对象年龄会增加，当达到一定阈值时晋升到老年代。 老年代存放生命周期较长的对象，永久代（Java 8前）或元空间（Java 8后）则存储类信息。Java 8之后，元空间位于本地内存，大小不再受限。 垃圾回收是JVM自动管理内存的关键，其目标是识别并释放不再使用的对象。垃圾的判定方法有两种：引用计数法和可达性分析。前者通过计数对象的引用次数，引用次数为0则为垃圾；后者通过根节点出发，能到达的对象即为可达，反之为垃圾。 垃圾回收算法包括： - 标记清除：标记所有活对象，然后清除其余对象，产生碎片。 - 复制算法：将内存分为两部分，每次只用一部分，垃圾回收时将存活对象复制到另一部分。 - 标记整理：标记后，将所有活对象向一端移动，然后清理边界以外的内存。 - 分代收集：根据对象的生命周期特性，将堆分为新生代和老年代，采用不同的算法进行垃圾回收。 常见的垃圾收集器包括： - Serial：单线程，使用复制算法，适合小型应用。 - ParNew：Serial的多线程版本，常与CMS配合使用。 - ParallelScavenge：追求高吞吐量，使用复制算法。 - SerialOld：Serial的旧生代版本，使用标记整理算法。 - ParallelOld：ParallelScavenge的旧生代版本，同样使用标记整理算法。 - CMS（Concurrent Mark Sweep）：追求低停顿时间，采用多线程标记清除算法，但在GC过程中可能出现浮动垃圾。 理解这些知识对于Java开发者来说，不仅有助于解决性能问题，也是面试中的常见考点。熟悉JVM的工作机制和垃圾回收原理，可以帮助我们编写更高效、更稳定的代码。