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JVM面试题 打卡每日10道面试题——JVM篇

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想了解打卡每日10道面试题——JVM篇的相关内容吗，兴趣使然的草帽路飞兴趣使然的草帽路飞在本文为您仔细讲解JVM面试题 的相关知识和一些Code实例，欢迎阅读和指正，我们先划重点：面试题,jvm，下面大家一起来学习吧。

1、请你简述一下 Java 内存结构（运行时数据区）

如图所示：

在这里插入图片描述

① 程序计数器

Java指令执行流程：

如图所示：

在这里插入图片描述

② 虚拟机栈

实例代码：

/**
 * @Auther: csp1999
 * @Date: 2020/11/10/11:36
 * @Description: 演示栈帧
 */
public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        methodA();
    }
    private static void methodA() {
        methodB(1, 2);
    }
    private static int methodB(int a, int b) {
        int c = a + b;
        return c;
    }
}

流程分析：

在这里插入图片描述

我们打断点来Debug 一下看一下方法执行的流程：

在这里插入图片描述

接这往下走，使方法B执行完毕：

在这里插入图片描述

然后方法A 执行完毕，其对应的栈帧出栈，main 方法对应的栈帧为活动栈帧；最后main执行完毕，栈帧出栈，虚拟机栈为空，代码运行结束！

③ 本地方法栈

本地方法栈：线程私有。本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。

一些带有native 关键字修饰的方法就是需要JAVA去调用本地的C或者C++方法，因为JAVA有时候没法直接和操作系统底层交互，所以需要用到本地方法！

④ 堆

堆：线程共享。Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。Java堆的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。 通过new关键字创建的对象都会被放在堆内存。方法体中的引用变量和基本类型的变量都在栈上，其他都在堆上。Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC 堆”（Garbage）。-Xmx -Xms：JVM初始分配的堆内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64。

⑤ 方法区

方法区：线程共享。方法区用于存储已被虚拟机加载的 *类信息（构造方法、接口定义）、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码（字节码）*等数据。 方法区在 JVM 启动的时候被创建，并且它的实际的物理内存空间和 Java堆一样都可以是不连续的， 关闭 Jvm 就会释放这个区域的内存。方法区的大小决定了系统可以保存多少个类，如果系统定义了太多的类，导致方法区溢出，虚拟机同样会抛出内存溢出错误：(java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space、java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace)。 注意：方法区时一种规范，而永久代和元空间是它的2种实现方式。

方法区的演进：

1.6 版本方法区是由 永久代 实现(使用堆内存的一部分作为方法区)，且由JVM 管理。由Class、ClassLoader、常量池(包括StringTable) 组成。

在这里插入图片描述

Jdk 1.7 版本仍有永久代，但已经逐步 " 去永久代 "，StringTable、静态变量从永久代移除，保存在堆中。

1.8 版本后，方法区交给本地内存管理，而脱离了JVM，由元空间实现(元空间不再使用堆的内存，而是使用本地内存，即操作系统的内存)，由Class、ClassLoader、常量池(StringTable 被移到了堆中管理) 组成。

⑥ 运行时常量池

常量池：可以看做是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的 类名，方法名，参数类型、字面量 等信息。

常量池是*.class文件中的，当该类被加载以后，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实内存地址。

运行时常量池：是方法区的一部分。

String str = new String("hello");

上面的语句中变量 str 放在栈上，用 new 创建出来的字符串对象放在堆上，而hello这个字面量是放在堆中。

2、请问jvm垃圾回收是否涉及栈内存？

不需要。因为虚拟机栈中是由一个个栈帧组成的，在方法执行完毕后，对应的栈帧就会被弹出栈。所以无需通过垃圾回收机制去回收内存。

3、虚拟机栈内存的分配越大越好吗？

我们来看一张图：

举例：如果物理内存是500M(假设)，如果一个线程所能分配的栈内存为2M的话，那么可以有250个线程。而如果一个线程分配栈内存占5M的话，那么最多只能有100 个线程同时执行！

4、从JVM的角度分析，方法内的局部变量是否是线程安全的？

我们通过两张图去分析一下：

情况一：

情况二：

从图中得出：局部变量如果是静态的可以被多个线程共享，那么就存在线程安全问题。如果是非静态的只存在于某个方法作用范围内，被线程私有，那么就是线程安全的！

再来看一个案例：

/**
 * 局部变量的线程安全问题
 */
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {// main 函数主线程
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(4);
        sb.append(5);
        sb.append(6);
        new Thread(() -> {// Thread新创建的线程
            m2(sb);
        }).start();
    }
    public static void m1() {
        // sb 作为方法m1()内部的局部变量，是线程私有的 ---> 线程安全
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(1);
        sb.append(2);
        sb.append(3);
        System.out.println(sb.toString());
    }
    public static void m2(StringBuilder sb) {
        // sb 作为方法m2()外部的传递来的参数，sb 不在方法m2()的作用范围内
        // 不是线程私有的 ---> 非线程安全
        sb.append(1);
        sb.append(2);
        sb.append(3);
        System.out.println(sb.toString());
    }
    public static StringBuilder m3() {
        // sb 作为方法m3()内部的局部变量，是线程私有的
        StringBuilder sb = new StringBuilder();// sb 为引用类型的变量
        sb.append(1);
        sb.append(2);
        sb.append(3);
        return sb;// 然而方法m3()将sb返回，sb逃离了方法m3()的作用范围，且sb是引用类型的变量
        // 其他线程也可以拿到该变量的 ---> 非线程安全
        // 如果sb是非引用类型，即基本类型(int/char/float...)变量的话，逃离m3()作用范围后，则不会存在线程安全
    }
}

所以，该面试题答案是：

如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，则是线程安全的。如果局部变量引用了对象，并逃离了方法的作用范围，则需要考虑线程安全问题。

5、虚拟机栈内存溢出的情况有哪些？

如图所示，就是栈中栈帧过多的情况：

在这里插入图片描述

6、请你说一下JVM运行时数据区方法区的演进？

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

为什么要用元空间取代永久代？

因为永久代有以下几个弊端：

① 字符串常量池存在于永久代中，在大量使用字符串的情况下，非常容易出现OOM的异常。

② JVM加载的class的总数，方法的大小等都很难确定，因此对永久代大小的指定难以确定。太小的永久代容易导致永久代内存溢出，太大的永久代则容易导致虚拟机内存紧张，空间浪费。

③ 永久代进行调优很困难：方法区的垃圾收集主要回收两部分，常量池中废弃的常量和不再使用的类。而不再使用的类或类的加载器回收比较复杂，FULL GC 的时间长。

7、请问Java虚拟机中有哪些类加载器？

以 JDK 8 为例：

名称 加载哪的类 说明
Bootstrap ClassLoader(启动类加载器) JAVA_HOME/jre/lib 无法直接访问
Extension ClassLoader(扩展类加载器) JAVA_HOME/jre/lib/ext 上级为 Bootstrap，显示为 null
Application ClassLoader(应用程序类加载器) classpath 上级为 Extension
自定义类加载器 自定义 上级为 Application

类加载器的优先级（由高到低）：启动类加载器 -> 扩展类加载器 -> 应用程序类加载器 -> 自定义类加载器。

8、请你说一下类的加载的过程？

类加载的过程包括：加载、验证、准备、解析、初始化。其中验证、准备、解析统称为连接。

9、请你说一下什么是双亲委派模型？

如图所示：

在这里插入图片描述

什么是双亲委派模型？

如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一个层次的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

为什么要使用双亲委派模型呢？（好处）

避免重复加载 + 避免核心类篡改

10、说一下虚拟机栈和堆的区别？

① 物理地址方面的区别：

② 内存分配方面的区别：

③ 存放的内容方面的区别：

注：静态变量放在方法区，而静态的对象还是放在堆。

④ 线程共享方面的区别：

总结

文章会不定时更新，有时候一天多更新几篇，如果帮助您复习巩固了知识点，后续会亿点点的更新！也希望大家关注其他文章！

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