JVM相干面试题

1. 1. 类加载与双亲委派机制
2. 聊一下你对类加载器的理解。
3. 类加载器是JVM用来加载类文件到内存的组件。它负责将字节码文件解析为java.lang.Class实例，并存储到运行时数据区的方法区中。类加载器分为Bootstrap ClassLoader、Extension ClassLoader和Application ClassLoader，它们共同构成了类加载的层次结构。
5. 2.双亲委派机制是什么？它的作用是什么？
6. 双亲委派机制是指当一个类加载器加载类时，它会先将请求委派给父加载器，只有当父加载器无法加载时，才会尝试自己加载。它的作用是避免类的重复加载，确保类的唯一性，并防止用户自定义类覆盖核心类库。
8. 3.JVM中类加载器的种类有哪些？
9. Bootstrap ClassLoader：加载JVM核心类库（如rt.jar），由C++实现。
10. Extension ClassLoader：加载扩展类库（如jre/lib/ext目录下的类）。
11. Application ClassLoader：加载应用类路径（classpath）中的类。
12. Custom ClassLoader：用户自定义类加载器，通过继承ClassLoader实现。
13. 如何自定义类加载器？
14. 自定义类加载器需要继承ClassLoader类，并重写findClass(String name)方法。通常还需要实现loadClass方法来实现双亲委派机制。
15. 示例代码：
16. java
17. 复制
18. public class MyClassLoader extends ClassLoader {
19.     @Override
20.     protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
21.         byte[] classData = loadClassData(name);
22.         if (classData == null) {
23.             throw new ClassNotFoundException();
24.         }
25.         return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
26.     }
28.     private byte[] loadClassData(String name) {
29.         // 加载类文件的字节码
30.         // 示例：从文件系统加载
31.         try {
32.             String fileName = name.replace('.', File.separatorChar) + ".class";
33.             InputStream in = new FileInputStream(fileName);
34.             ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream();
35.             int b;
36.             while ((b = in.read()) != -1) {
37.                 out.write(b);
38.             }
39.             return out.toByteArray();
40.         } catch (IOException e) {
41.             e.printStackTrace();
42.         }
43.         return null;
44.     }
45. }
46. 自定义类加载器时需要注意哪些问题？
47. 确保遵循双亲委派机制，避免类的重复加载。
48. 注意线程安全问题。
49. 确保加载的字节码符合JVM规范。
50. 避免内存泄漏。
52. 4. JVM运行时数据区
53. JVM运行时数据区有哪些部分组成？
54. 堆（Heap）：存储对象实例和数组。
55. 方法区（Method Area）：存储类的结构信息，如常量池、字段、方法等。
56. Java栈（Java Stack）：存储局部变量、操作数栈和方法调用信息。
57. 本地方法栈（Native Method Stack）：支持本地方法的执行。
58. 程序计数器（Program Counter Register）：记录当前线程执行的字节码指令地址。
60. 5.Java堆（Heap）的作用是什么？为什么需要分代设计？
61. 作用：堆是JVM管理内存的主要区域，用于存储对象实例和数组。
62. 分代设计：为了提高垃圾回收效率，堆被分为年轻代和老年代。年轻代存储新创建的对象，老年代存储经过多次回收仍然存活的对象。分代设计可以针对不同类型的对象采用不同的回收策略，提高回收效率。
63. 方法区、元空间和持久代的关系是什么？
64. 方法区：JVM规范中定义的区域，用于存储类的结构信息。
65. 持久代（Permanent Generation）：JDK 1.7及之前的实现，方法区的物理实现。
66. 元空间（Metaspace）：JDK 1.8引入的替代持久代的区域，使用本地内存，避免了持久代的内存溢出问题。
67. J
69. 6.Java栈和本地方法栈的区别是什么？
70. Java栈：用于存储Java方法的调用信息，如局部变量表、操作数栈等。
71. 本地方法栈：用于支持本地方法（如JNI调用）的执行，存储本地方法的调用信息。
72. 程序计数器的作用是什么？
73. 程序计数器记录当前线程执行的字节码指令地址。如果当前线程正在执行Java方法，则记录字节码指令的地址；如果正在执行本地方法，则为undefined。程序计数器是线程私有的，每个线程都有自己的程序计数器。
75. 7. 栈帧结构与动态链接
76. 栈帧的结构是怎样的？
77. 栈帧是方法调用的内存模型，每个方法调用都会创建一个新的栈帧。栈帧结构包括：
78. 局部变量表：存储方法参数和局部变量。
79. 操作数栈：用于存储操作数和中间结果。
80. 动态链接：将常量池中的符号引用转换为直接引用。
81. 方法出口信息：记录方法返回地址等信息。
83. 8.动态链接的作用是什么？
84. 动态链接是指在运行时将常量池中的符号引用转换为直接引用。它允许在运行时解析类、方法和字段的引用，从而支持多态和动态绑定。
86. 9.如何理解局部变量表和操作数栈？
87. 局部变量表：存储方法参数和局部变量，每个变量占用一个槽（slot）。局部变量表的大小在编译时确定。
88. 操作数栈：用于存储操作数和中间结果。操作数栈的大小也在编译时确定。操作数栈支持栈操作，如压栈（push）和弹栈（pop）。
90. 10. 垃圾回收机制
91. 垃圾回收的触发条件是什么？
92. 堆内存不足：当堆内存无法分配新对象时，触发垃圾回收。
93. Eden区满：在分代收集中，当Eden区满时，触发Minor GC。
94. 老年代内存不足：当老年代内存不足时，触发Full GC。
95. 元空间不足：当元空间内存不足时，也可能触发垃圾回收。
97. 11.常见的垃圾回收算法有哪些？
98. 标记-清除算法：标记活动对象，清除未标记的对象。缺点是会产生内存碎片。
99. 标记-整理算法：标记活动对象，并将活动对象移动到内存的一端，整理内存空间。
100. 复制算法：将内存分为两块，每次只使用一块，当一块内存用满时，将活动对象复制到另一块内存中。
101. 标记-清除算法和标记-整理算法的区别是什么？
102. 标记-清除算法：标记活动对象，清除未标记的对象。优点是简单，缺点是会产生内存碎片。
103. 标记-整理算法：标记活动对象，并将活动对象移动到内存的一端，整理内存空间。优点是减少内存碎片，缺点是需要移动对象，可能导致性能开销。
104. 分代收集算法的工作原理是什么？
105. 分代收集算法将堆分为年轻代和老年代。年轻代使用复制算法，老年代使用标记-整理算法或标记-清除算法。年轻代的垃圾回收称为Minor GC，老年代的垃圾回收称为Full GC。
107. 12.常见的垃圾收集器有哪些？它们的优缺点是什么？
108. Serial收集器：单线程收集器，适合单核处理器。优点是简单高效，缺点是会暂停所有线程（Stop-The-World）。
109. Parallel收集器：多线程收集器，适合多核处理器。优点是吞吐量高，缺点是会暂停所有线程。
110. CMS收集器：并发标记-清除收集器，适合低延迟场景。优点是并发执行，减少停顿时间，缺点是会产生内存碎片。
111. G1收集器：分区收集器，适合大堆内存。优点是分区收集，减少停顿时间，缺点是配置复杂。
112. ZGC：低延迟垃圾收集器，适合超大堆内存。优点是低延迟，缺点是资源消耗较高。
114. 13.如何选择合适的垃圾收集器？
115. 根据应用的场景选择垃圾收集器：
116. 如果应用对延迟要求不高，可以选择吞吐量优先的收集器（如Parallel收集器）。
117. 如果应用对延迟要求高，可以选择低延迟的收集器（如CMS收集器或G1收集器）。
118. 如果堆内存较大，可以选择分区收集器（如G1收集器或ZGC）。
120. 14.G1垃圾收集器的工作原理是什么？如何调优？
121. 工作原理：G1收集器将堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），分为Eden区、Survivor区和老年代区。G1通过并发标记和分区收集的方式，减少停顿时间。
122. 调优：
123. 使用-XX:G1HeapRegionSize设置区域大小。
124. 使用-XX:MaxGCPauseMillis设置最大停顿时间目标。
125. 使用-XX:G1NewSizePercent和-XX:G1MaxNewSizePercent调整新生代大小。
127. 15.ZGC的特点是什么？
128. 低延迟：ZGC的目标是将停顿时间控制在10ms以内。
129. 高吞吐量：支持大堆内存（如TB级）。
130. 并发执行：大部分垃圾回收工作与应用线程并发执行。
131. 如何判断是否适用G1垃圾收集器？
132. 应用堆内存较大（如大于4GB）。
133. 应用对延迟要求较高。
134. 应用的新生代和老年代对象比例差异较大。
136. 16. JVM性能优化
137. JVM性能优化的常用方法有哪些？
138. 调整堆大小：根据应用需求调整堆大小（-Xms和-Xmx）。
139. 选择合适的垃圾收集器：根据应用需求选择合适的垃圾收集器。
140. 调整垃圾收集器参数：根据应用需求调整垃圾收集器参数（如-XX:MaxGCPauseMillis）。
141. 减少内存泄漏：通过工具（如JProfiler、VisualVM）检测和修复内存泄漏。
142. 优化代码：减少不必要的对象创建和大对象分配。
144. 17.如何分析JVM的性能问题？
145. 使用JVM监控工具（如VisualVM、JProfiler）监控JVM的性能指标，如堆内存使用情况、垃圾回收频率、线程状态等。
146. 使用jstack、jmap、jstat等命令行工具分析线程堆栈、堆内存和垃圾回收情况。
147. 分析GC日志，了解垃圾回收的频率和停顿时间。
149. 18.JVM常用命令有哪些？它们的作用是什么？
150. jps：列出当前Java进程。
151. jstack：打印线程堆栈信息，用于分析线程状态和死锁问题。
152. jmap：生成堆转储文件，用于分析内存泄漏和内存使用情况。
153. jstat：监控垃圾回收情况，如Eden区、Survivor区和老年代的使用情况。
154. jcmd：发送命令到Java进程，如触发GC、生成堆转储文件等。

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