JVM面试必备知识：内存模型、GC原理与工具解析

"本文主要涵盖了JVM相关的面试知识点，包括内存模型、堆内存分区、对象创建与访问、垃圾收集机制、内存调试工具、类加载过程、内存分配与回收策略等核心概念。" 1. **内存模型及分区** JVM内存模型主要包括堆、栈、方法区（在Java 8后被元空间取代，但传统方法区的概念仍然适用）。堆用于存储对象实例和数组，栈存储方法调用中的局部变量，方法区则存储类信息、常量池、字节码等。 2. **堆内存分区** - Eden：大多数新生对象首先被分配到此区域。 - Survivor：包括From区和To区，用于在对象晋升至老年代前进行筛选，避免频繁的Minor GC。 - 老年代：存放长期存活的对象，当Eden和Survivor区无法容纳新对象时，经过多次Minor GC仍存活的对象会被移动至此。 3. **对象创建与访问** 对象在堆中创建，其引用在栈上分配。访问定位通常通过句柄或直接指针实现，具体取决于JVM实现。 4. **GC的两种判定方法** - 引用计数法：对象被引用的次数，但存在循环引用问题。 - 可达性分析法：通过一系列根对象（如栈上的引用、全局静态变量等）来判断对象是否可达，是现代JVM普遍采用的方法。 5. **SafePoint** SafePoint是在程序执行过程中，线程可以安全地暂停执行的地方，主要用于垃圾收集时暂停线程。 6. **GC的三种收集方法** - Mark-Sweep（标记-清除）：标记无用对象并清除，可能导致内存碎片。 - Copying（复制）：将存活对象复制到一块连续内存，解决了碎片问题，但效率较低。 - Mark-Compact（标记-整理）：标记后将存活对象紧凑到一端，清除另一端，适用于老年代。 7. **GC收集器** - CMS（Concurrent Mark Sweep）：并发标记清除，适合响应时间要求高的系统，可能导致内存碎片。 - G1（Garbage-First）：新一代的垃圾收集器，目标是整体停顿时间可预测，使用混合收集策略。 8. **Minor GC与Full GC** - Minor GC：针对年轻代（包括Eden和Survivor区）的垃圾收集。 - Full GC：清理整个堆和方法区，通常发生在老年代内存不足或System.gc()被显式调用时。 9. **内存调试工具** - jmap：用于查看堆内存和对象信息。 - jstack：打印线程堆栈信息，帮助诊断死锁等问题。 - jconsole：图形界面监控JVM运行状态。 - jhat：分析堆转储文件，查找内存泄漏。 10. **类加载过程** 包括加载、验证、准备、解析和初始化五个阶段。 11. **JVM内存分区** - 栈：存储方法调用信息。 - 堆：存储对象实例。 - 方法区/元空间：存储类信息、常量池等。 - 本地方法栈：为JNI调用的原生方法服务。 12. **对象存活判断** 主要是通过可达性分析法进行判断。 13. **Java垃圾回收机制** 自动回收不再使用的对象所占用的内存，以避免内存泄漏。 14. **垃圾收集方法** 包括上述的Mark-Sweep、Copying、Mark-Compact等。 15. **Java内存模型** 描述了线程之间如何共享和访问内存，确保正确性。 16. **类加载过程** 类加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化。 17. **类加载机制** 涉及到类加载器，确保类的唯一性和有序加载。 18. **类加载器双亲委派模型** 类加载请求先向上委托给父类加载器，只有父类加载失败才会尝试自己加载，保证了类的唯一性。 19. **类加载器** 类加载器有Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader、Application ClassLoader，以及用户自定义类加载器。 20. **内存分配与回收策略** 主要涉及对象在堆中的分配，以及 Minor GC 和 Major GC（Full GC）的执行时机。 21. **JVM线程与原生线程** JVM线程是基于操作系统原生线程的抽象，两者之间存在一对一的关系。 22. **Java内存管理机制** 包括堆内存管理、栈内存管理、垃圾回收机制等，以及对应的性能优化工具。 23. **加载Class文件的原理机制** 通过类加载器读取.class文件，转换成运行时的数据结构。 24. **JVM原理** JVM是Java应用程序的运行环境，包括内存管理、类加载、字节码解释执行、垃圾回收等核心功能。 25. **GC线程是否为守护线程** 默认情况下，GC线程是守护线程，确保当所有非守护线程结束后，JVM能够自动退出。 26. **类加载器类型与双亲委派模型** 类加载器包括Bootstrap、Extension和Application，双亲委派模型确保类的唯一性，防止类的重复加载。 27. **垃圾回收器基本原理** 垃圾回收器通过跟踪和标记未使用的对象，然后回收其占用的内存。 28. **什么是GC，为何需要GC** GC是垃圾收集，用于自动释放不再使用的内存，防止内存泄漏，提高内存利用率。