JVM面试题

谈谈对Java的理解

• 平台无关性
• GC
• 语言特性（泛型，反射，lambda等）
• 面向对象
• 类库
• 异常处理

Java的平台无关性

Java源码首先被编译成字节码，再由不同平台的JVM进行解析，Java语言在不同的平台上运行时不需要重新编译，Java虚拟机在执行字节码的时候，把字节码转换成具体平台上的机器指令。

JVM如何加载.class文件

JVM架构图

• Class Loader：根据特定的格式，加载class文件到内存
• Execution Engine：对命令进行解析
• Native Interface：融合不同开发语言的原生库为Java所用
• Runtime Data Area：JVM内存空间模型
  • 

谈谈反射

Java反射机制是在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意方法和属性；这种动态获取信息以及动态调用对象方法的功能称为java语言的反射机制。

ClassLoader的种类

• BootStrapClassLoader：C++编写，加载核心库java.*
• ExtClassLoader：java编写，加载扩展库javax.*
• AppClassLoader：java编写，加载程序所在目录（项目中的src）
• 自定义ClassLoader：java编写，定制化加载

双亲委派机制

参考的博客

当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作，如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类。

作用

1. 防止重复加载同一个.class。通过委托去向上面问一问，加载过了，就不用再加载一遍。保证数据安全。

2. 保证核心.class不能被篡改。通过委托方式，不会去篡改核心.clas，即使篡改也不会去加载，即使加载也不会是同一个.class对象了。不同的加载器加载同一个.class也不是同一个Class对象。这样保证了Class执行安全。

谈谈ClassLoader

ClassLoader在Java中有着非常重要的作用，它主要工作在Class装载的加载阶段，其主要作用是从系统外部获得Class二进制数据流。它是Java的核心组件，所有的Class都是由ClassLoader进行加载的，ClassLoader负责通过将Class文件里的二进制数据流装载进系统，然后交给Java虚拟机进行连接、初始化等操作。

类加载的方式

• 隐式加载：new
• 显式加载：loadClass，forName

类的装载过程

loadClass和forName的区别

• 使用Class.forName(className)装载class会对相应的类进行初始化，即上图类的装载过程的第三步
• 使用ClassLoader.loadClass(className)装载class，则只会进行上图的第一步，不会进行链接

总结

​ 一般情况下，这两个方法效果一样，都能装载Class。但如果程序依赖于Class是否被初始化，就必须用Class.forName(className)了。

​ 如：jdbc中的Driver注册时只能用Class.forName(className)

因为，Driver在static块中会注册自己到java.sql.DriverManager。而static块就是在Class的初始化中被执行。所以这个地方就只能用Class.forName(className)。

JVM内存模型

线程私有部分：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈

• 程序计数器

  • 当前线程所执行的字节码行号指示器（逻辑）（多线程时，上下文切换，依靠程序计数器来恢复正确的执行位置）
  • 改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令
  • 和线程是一对一的关系即“线程私有”
  • 对Java方法计数，如果是Native方法则计数器值为Undefined
  • 不会发生内存泄漏

• 虚拟机栈

  • Java方法执行的内存模型
  • 包含多个栈帧
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  • 局部变量表和操作数栈
    • 局部变量表：包含方法执行过程中的所有变量
    • 操作数栈：入栈、出栈、复制、交换、产生消费变量（用来执行加减乘除等操作）
    • 

• 本地方法栈

  • 本地方法栈和java虚拟机栈十分相似，差别不过是java虚拟机栈是为了java虚拟机执行字节码所服务，而本地方法栈则是为了执行native方法所服务的，所以本地方法也是一个私有的内存区域，也是后进先出栈，作用是支撑native方法的调用，执行和退出与java虚拟机栈一样也会出现以上两种异常。

线程共享部分：共享部分为：MetaSpace（元空间），Java堆

• 元空间（MetaSpace）与永久代（PermGen）的区别：（用元空间代替永久代）

  • 元空间使用的是本地内存，而永久代使用的是jvm的内存
  • 字符串常量池存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出
  • 类和方法的信息大小难以确定，给永久代的大小指定带来困难
  • 永久代会为GC带来不必要的复杂性

• Java堆(Heap)，在虚拟机启动时创建

  • 对象实例的分配区域（Java堆的唯一目的）
  • GC管理的主要区域

JVM三大性能调优参数

• -Xss：规定了每个线程虚拟机栈的大小
• -Xms：堆的初始值
• -Xmx：堆能达到的最大值

Java内存模型中堆和栈的区别

• 联系：引用对象、数组时，栈里定义变量保存堆中目标的首地址

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• 区别

  • 管理方式：栈自动释放，堆需要GC
  • 空间大小：栈比堆小
  • 内存碎片相关：栈产生的碎片远小于堆
  • 分配方式：栈支持静态和动态分配，而堆仅支持动态分配
  • 效率：栈的效率比堆高