面试被问到Java虚拟机 用这篇文章怼过去

前言

又是这个学弟的文章，关于面试他已经写了俩篇了，分别是：

Java面经：来自一个拿到网易、百度offer的2020届学弟

面试被问到Spring IOC、AOP和动态代理，用这篇文章怼过去

看过这俩篇文章的小伙伴，有没有感觉现在的年轻人真的是不得了了。

想要他联系方式的小伙伴，可以后台私信我。

Jvm内存结构

Jvm内存结构，一般是面试官对Java虚拟机这块考察的第一问。讲真，还没背会，自己罚自己面壁思过。

Java虚拟机的内存结构一般可以从线程共有和线程私有两部分起头作答，然后再详细说明各自的部分，类似树状结构的作答，好处就是思路清晰，面试官听着也舒服。

线程共有的包括Java堆和方法区，线程私有的包括虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。这些内容回答一遍后，就可以开始详细叙述每个点的详细部分。

Java堆是用于存放Java程序运行时所需的对象等数据，Java堆又分为新生代和老年代。我们平常所说的垃圾回收，主要回收的就是堆区。更细一点划分新生代又可划分为Eden区和2个Survivor区（From Survivor和To Survivor）。

方法区中最为重要的是类的类型信息、常量池、域信息、方法信息。总之，方法区保存的信息，大部分来自于 class 文件，是 Java 应用程序运行必不可少的重要数据。

程序计数器用于存放下一条运行的指令，这里是唯一无内存溢出的区域。如果当前程序正在执行一个Java方法，则程序计数器记录正在执行的Java字节码地址，如果当前线程正在执行一个Native方法，则程序计数器为空。

虚拟机栈和本地方法栈用于存放函数调用堆栈信息。虚拟机执行java程序的时候，每个方法都会创建一个栈帧，栈帧存放在java虚拟机栈中，通过压栈出栈的方式进行方法调用。

很多人分不清虚拟机栈和本地方法栈的区别，因为本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其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，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

垃圾回收算法

当你回答Jvm内存结构，八九不离十，下一问就问你垃圾回收算法。

我简单说一下，垃圾回收算法你可以先回答引用计数法，回答完后说明一下此算法的缺点（无法解决互相引用问题），再引入标记-清除算法，再说一下它的缺点（空间碎片问题），然后说一下复制算法、标记-压缩算法如何解决空间碎片问题，最后说一下分代。到了这个时候，你完全可以举例新生代，老年代使用的是哪种算法，进行一个补充。一般回答到这，面试官就没得问了。如果还要继续深入，你可以了解垃圾回收器，CMS、G1、并行、串行等，已备不时之需。

下面分别说一下上面提到的算法。

引用计数法：引用计数法的实现很简单，对于一个对象A，只要有任何一个对象引用了A，则A的引用计数器就加1，当引用失效时，引用计数器就减一。只要对象A的引用计数器的值为0，则对象A就不能再被使用。

标记-清除算法：标记-清除算法将垃圾回收分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。一种可行的实现是，在标记阶段，首先通过根节点，标记所有从根节点开始的可达对象。因此，未被标记的对象就是未被引用的垃圾对象。然后，在清除阶段，清除所有未被标记的对象。

复制算法：将原有的内存空间分为两块，每次只使用其中一块，在垃圾回收时，将正在使用的内存中的存活对象复制到未使用的内存块中，之后，清除正在使用的内存块中的所有对象，交换两个内存中的角色，完成垃圾回收。

标记-压缩算法：首先从根节点开始，对所有可达的对象做一次标记，但之后，它并不是简单的清理未标记的对象，而是将所有的存活对象压缩到内存空间的一端。之后，清理边界外所有的空间。

分代：将内存区域根据对象的特点分成不同的内存区域，根据每块区域对象的特征不同使用不同的回收算法，以提高垃圾回收的效率。

说在这里，我非常想补充一个冷门的考点，也是面试官不一定问的问题。

哪些可以作为GC中root的对象？这个问题的标准回答如下：

1.被启动类加载的类和创建的对象2.栈内存中引用的对象3.方法区中静态和常量引用的对象4.本地方法中JNI引用的对象垃圾收集器

垃圾收集器有独占式的串行收集器，也有加了多线程的并行收集器。如何选择一个合适的垃圾收集器主要参考的就是GC策略的指标。包括以下几个部分：

吞吐量：指在应用程序的生命周期内，应用程序所花费的时间和系统总运行时间的比值。 举个例子，如果系统运行了 100min，GC 耗时 1min，那么系统的吞吐量就是(100-1)/100=99%。

垃圾回收器负载：和吞吐量正好相反，垃圾回收器负载指垃圾回收器耗时与系统运行总时间的比值。

停顿时间：指垃圾回收器正在运行时，应用程序的暂停时间。对于独占回收器而言，停顿时间可能会比较长。使用并发的回收器时，由于垃圾回收器和应用程序交替运行，程序的停顿时间会变短，但是，由于其效率很可能不如独占垃圾回收器，故系统的吞吐量可能会较低。

垃圾回收频率：指垃圾回收器多长时间会运行一次。一般来说，对于固定的应用而言，垃圾回收器的频率应该是越低越好。

反应时间：指当一个对象被称为垃圾后多长时间内，它所占据的内存空间会被释放。

堆分配：不同的垃圾回收器对堆内存的分配方式可能是不同的。一个良好的垃圾收集器应该有一个合理的堆内存区间划分。

科普完以上知识后，我简单说一下串行、并行、CMS、G1。

串行回收器主要有两个特点：第一：使用单线程进行垃圾回收；第二：独占式垃圾回收。并行回收器只是简单的把使用单线程进行垃圾回收改为多线程进行垃圾回收，它依旧是独占式垃圾回收。

CMS是Concurrent Mark Sweep的缩写，意为并发标记清除，从名称上可以得知，它使用的是标记-清除算法，同时它又是一个使用多线程并发回收的垃圾收集器。与CMS收集器相比，G1收集器是基于标记-压缩算法的。

那为什么CMS和G1不是独占式的垃圾回收器？

CMS工作时，主要步骤有：初始标记、并发标记、重新标记、并发清除和并发重置。其中初始标记和重新标记是独占系统资源的，而并发标记、并发清除和并发重置是可以和用户线程一起执行的。因此，从整体上来说，CMS收集不是独占式的，它可以在应用程序运行过程中进行垃圾回收。

说下阅读感悟

周志明的《深入理解Java虚拟机》很好很强大，但阅读起来颇有点费劲，尤其是当你跟随作者的思路一直探究下去，开始会让你弄不清方向，难免有些你说的啥子的感觉。但知识不得不学，于是天天看，反复看，就慢慢的理解了。

我其实不想说这种硬磨的方法有多好，我甚至不推荐，我建议大家阅读这本书时，由浅入深，有舍有得，先从宏观去理解去阅读，再慢慢深入，有条不紊的看下去。

具体来说，当你看书的某一部分时，先看这部分的章节名，了解这部分这一章在讲什么，然后再看某一章，我拿“类文件结构”这一章来说，我必须先知道类文件结构都有什么，然后看到有魔数、Class文件版本、常量池等，然后我再去看魔数是什么，Class文件版本在哪里，常量池是什么？再深入下去，常量池有字面量和符号引用，再深入下去，可能你看懂后还想深究，可能你到这里就已经看不下去了。这都没事，我想说的是，此时看不下去的知识，就不要看了，略过看下一节，我们先把最表面的那一层看完，了解，再去深入到某个点。

这本书的知识就像是一个多叉树，我们先把上面的那层看完再步步去深入到下一层，我觉得这样阅读起来比较轻松，不至于读到难处还要硬读下去。