JVM常见面试题指南
Hello，好久不见，我是圆圆。
今天为大家分享JVM，收集了很多，重点介绍面试过程中常见的JVM题目。将面试题分为三大类：基础题目，进阶题 目，实战题目。
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OK~话不多说，直接给内容吧：
基础题目
1.1 JDK、JRE、JVM的关系是什么?
什么是JVM?
英文名称(Java Virtual Machine),就是JAVA虚拟机，它只识别.class类型文件，它 能够将class文件中的字节码指令进行识别并调用操作系统向上的API完成动作。
什么是JRE?
英文名称(Java Runtime Environment) , Java运行时环境。它主要包含两个部分： JVM的标准实现和Java的一些基本类库。相对于JVM来说，JRE多出来一部分Java类 库。
什么是JDK?
英文名称(Java Development Kit) , Java开发工具包。JDK是整个Java开发的核心， 它集成了 JRE和一^好用的小工具。例如：javac.exe、java.exe、jar.exe等。
这三者的关系：一层层的嵌套关系。JDK>JRE>JVMO
1.2 JVM的内存模型以及分区情况和作用
如下图所示：
黄色部分为线程共有，蓝色部分为线程私有。
方法区
用于存储虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等数据。
堆
存放对象实例，所有的对象和数组都要在堆上分配。是JVM所管理的内存中最大的一块 区域。
栈
Java方法执行的内存模型：存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。 生命周期与线程相同。
本地方法栈
作用与虚拟机栈类似，不同点本地方法栈为native方法执行服务，虚拟机栈为虚拟机执 行的Java方法服务。
程序计数器
当前线程所执行的行号指示器。是JVM内存区域最小的一块区域。执行字节码工作时就 是利用程序计数器来选取下f需要执行的字节码指令。
1.3 JVM对象创建步骤流程是什么？
整体流程如下图所示：
第1步：虚拟机遇到一个 new指令，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定 位到这个类的符号弓I用,并且检查这个符号弓I用的类是否已经被加载&解析&初始化
第2步：如果类已经被加载那么进行第3步；如果没有进行加载，那么就就需要先进行 类的加载。
第3步：类加载检查通过之后，接下来进行新生对象的内存分配。
第4步：对象生成需要的内存大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间等同 于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来
第5步：内存大小的划分分为两种情况:
第一种情况：JVM的内存是规整的，所有的使用的内存都放到一边，空闲的内存在另外 一边，中间放一个指针作为分界点的指示器。那么这时候分配内存就比较简单，只要 讲指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相同的距离。这种就是“指针碰撞“。
第二种情况：JVM的内存不是规整的，也就是说已使用的内存与未使用的内存相互交 错。这时候就没办法利用指正碰撞了。这时候我们就需要维护一张表，用于记录那些内 存可用，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新到记录 表上。
第6步：空间申请完成之后，JVM需要将内存的空间都初始化为0值。如果使用TLAB, 就可以在TLAB分配的时候就可以进行该工作。
第7步：JVM对对象进行必要的设置。例如，这个对象是哪个类的实例、对象的哈希 码、GC年代等信息。
第8步：完成了上面的步骤之后从JVM来看一个对象基本上完成了，但从Java程序代 码绝对来看，对象创建才刚刚开始，需要执行<init＞方法，按照程序中设定的初始化 操作初始化，这时候一个真正的程序对象生成了。
1.4垃圾回收算法有几种类型？他们对应的优缺点又是什么?
常见的垃圾回收算法有:
标记-清除算法、复制算法、标记-整理算法、分代收集算法
标记-清楚算法
标记-清楚算法通括两个阶段：“标记”和“清除”。
标记阶段：确定所有要回收的对象，并做标记。
清除阶段：将标记阶段确定不可用的对象清除。
- 标讶口清除的效率都不高。
- 会产生大量的碎片，而导致频繁的回收。
复制算法
内存分成大小相等的两块，每次使用其中一块，当垃圾回收的时候， 把存活的对象复制到另一块上，然后把这块内存整个清理掉。
缺点：
- 需要浪费额外的内存作为复制区。
- 当存活率较高时，复制算法效率会下降。
标记—整理算法
标记一整理算法不是把存活对象复制到另一块内存，而是把存活对象往内存的一端移 动，然后直接回收边界以外的内存。
缺点：
算法复杂度大，执行步骤较多
分代收集算法：
目前大部分JVM的垃圾收集器采用的算法。根据对象存活的生命周期将内存划分为若干 个不同的区域。—般情况下将堆区划分为新生代(Young Generation和老年代(Tenured Generation ),永久代(Permanet Generation ) „
老年代的特点是每次垃圾唉时只有少量对象需要被回收，而新生代的特点是每次垃圾 回收时都有大量的对象需要被回收，那么就可以根据不同代的特点采取最适合的收集算 法。
如下图所示：
Young：存放新创建的对象，对象生命周期非常短，几乎用完可以立即回收，也叫Eden 区。
Tenured: young区多次回收后存活下来的对象将被移到 tenured区，也叫old区。
Perm:永久带,主要存加载的类信息，生命周期长，几乎不会被回收。
缺点：
算法复杂度大，执行步骤较多。
1.5简单介绍一下什么是类加载机制?
Class文件由类装载器装载后，在JVM中将形成一份描述Class结构的元信息对象，通过 该元信息对象可以获知Class的结构信息：如构造函数，属性和方法等。
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，转换解析和初始 化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型，这就是虚拟机的类加载机制。
1.6 类的加载过程是什么？简单描述一下每个步骤
类加载的过程包括了：
加载、验证、准备、解析、初始化五个阶段
第一步：加载
查找并加载类的二进制数据。
加载是类加载过程的第1个阶段，虚拟机在这一阶段需要完成以下三件事情：
——通过类的全限定名来获取其定义的二进制字节流
——将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构
——在Java堆中生成一个代表这个类的java.Iang.Class对象，作为对方法区中这些数据 的访问入口
第二步：验证
确保被加载的类的正确性。
这一阶段是确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的规范，并且不会损 害虚拟机自身的安全。包含了四个验证动作：文件格式验证，元数据验证，字节码验 证，符号引用验证。
第三步：准备
为类的静态变量分配内存，并将其初始化为默认值。
准备阶段是正式为类变量分配内存并设置内变量初始值的阶段，这些内存都将在方法区 中分配。
第四步：解析
把类中的符号引用转换为直接引用。
解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程，解析动作主要针对类 或接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄和调用点限定符7类符号引用 进行。
第五步:初始化
类变量进行初始化
为类的静态变量赋予正确的初始值，JVM负责对类进行初始化，主要对类变量进行初始 化。
1.7 JVM预定义的类加载器有哪几种？分别什么作用？
启动(Bootstrap)类加载器、标准扩展(Extension)类加载器、应用程序类加载器 (Application)
启动(Bootstrap)类加载器
引导类装入器是用本地代码实现的类装入器，它负责将< Java_Runtime_Home >/lib下面 的类库加载到内存中。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接 获取到启动类加载器的引用。
标准扩展(Extension)类加载器
扩展类加载器负责将< Java_Runtime_Home >/lib/ext或者由系统变量java.ext.dir指定位 置中的类库加载到内存中。开发者可以直接使用标准扩展类加载器。
应用类加(Application)
应用程序类加载器(Application ClassLoader):负责加载用户路径(classpath)上的类 库。
1.8 什么是双亲委派模式？有什么作用?
双亲委派模型的工作流程是：如果一个类加载器收到了内加载的请求，它首先不会自己 去加载这个类，而是把请求委托给父加载器去完成，依次向上，因此，所有的类加载请求最终都应该被传递到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器没有找到所需的类时， 子加载器才会尝试去加载该类。
双亲委派机制：
- 当AppCIassLoader加载一个class时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把 类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成。
- 当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是 把类加载请求委派给BootStrapCIassLoader去完成。
- 如果BootStrapCIassLoader加载失败，会使用ExtClassLoader来尝试加载；
- 若ExtClassLoader也加载失败,则会使用AppCIassLoader来加载,如果 AppCIassLoader也加载失败，则会报出异常 ClassNotFoundException
如下图所示：
双亲委派作用:
-通过带有优先级的层级关可以避免类的重复加载；
.保证Java程序安全稳定运行，Java核心API定义类型不会被随意替换。
1.9 介绍一下JVM中垃圾收集器有哪些？他们特点分别是什么？
新生代垃圾收集器
Serial收集器
特点：
Serial收集器只能使用一条线程进行垃圾收集工作，并且在进行垃圾收集的时候，所有的工作线程都需要停止工作，等待垃圾线程收集完成以后，其他线程才可以继续工作。
使用算法：复制算法
ParNew收集器
特点：
ParNew垃圾收集器是Serial收集器的多线程版本。为了利用CPU多核多线程的优势， ParNew收集器可以运行多个收集线程来进行垃圾收集工作。这样可以提高垃圾收集过程 的效率。
使用算法:复制算法
Parallel Scavenge 收集器
特点：
Parallel Scavenge收集器是一款多线程的垃圾收集器，但是它又和ParNew有很大的不同
Parallel Scavenge收集器和其他收集器的关注点不同。其他收集器，比如ParNew和CMS 这些收集器，它们主要关注的是如何缩短垃圾收集的时间。而Parallel Scavenge收集器 关注的是如何控制系统运行的吞吐量。这里说的吞吐量，指的是CPU用于运行应用程序 的时间和CPU总时间的占比，吞吐量=代码运行时间/ （代码运行时间+垃圾收集时 间）.如果虚拟机运行的总的CPU时间是100分钟，而用于执行垃圾收集的时间为1分 钟，那么吞吐量就是99%。
使用算法：复制算法
老年代垃圾收集器
Serial Old收集器
特点：
Serial Old收集器是Serial收集器的老年代版本。这款收集器主要用于客户端应用程序中 作为老年代的垃圾收集器，也可以作为服务端应用程序的垃圾收集器。
使用算法：标记-整理
CMS收集器
特点：
CMS收集器是目前老年代收集器中比较优秀的垃圾收集器。CMS是Concurrent Mark Sweep,从名字可以看出，这是一款使用”标记-清除”算法的并发收集器。
CMS垃圾收集器是一款以获取最短停顿时间为目标的收集器。如下图所示：
从图中可以看出，CMS收集器的工作过程可以分为4个阶段:
•初始标记(CMS initial mark)阶段
•并发标记(CMS concurrent mark)阶段
•重新标记(CMS remark)阶段
•并发清除((CMS concurrent sweep)阶段
使用算法：复制+标记清除
其他
G1垃圾收集器
特点：
主要步骤：初始标记，并发标记，重新标记，复制清除。
使用算法：复制+标记整理
1.10什么是Class文件？ Class文件主要的信息结构有哪些?
Class文件是一组以8位字节为基础单位的二进制流。各个数据项严格按顺序排列。
Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构来存储数据。这样的伪结构仅仅有 两种数据类型：无符号数和表。
无符号数：是基本数据类型。以ul、u2、u4、U8分别代表1个字节、2个字节、4个字 节、8个字节的无符号数，能够用来描写叙述数字、索引引用、数量值或者依照UTF-8 编码构成的字符串值。
表：由多个无符号数或者其它表作为数据项构成的复合数据类型。全部表都习惯性地以 _ionfo结尾。
1.11对象“对象已死”是什么概念？
对象不可能再被任何途径使用，称为对象已死。
判断对象已死的方法有：引用计数法与可达性分析算法。