类加载机制

1.什么是类加载机制

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，解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

2.简述下JVM加载Class文件的执行原理

虚拟机（jvm）把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验，解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的java类型。

　　java中的所有类，都需要有由类加载器装载到JVM中才能运行。类加载器本身也是一个类，而它的工作就是把Class文件从硬盘读取到内存中。在写程序的时候，我们几乎不需要关心类的加载，因为这些都是隐式装载的，除非我们有特殊的用法，像是反射，就需要显示的加载所需要的类。

类装载的方式，有两种：

  1. 隐式装载，程序在运行过程中当碰到通过new等方式生成对象时，隐式调用类装载器对应的类到jvm中

  2. 显示装载，通过class.forname()等方式，显示加载需要的类，java类的加载是动态的，它并不会一次性将所有类全部加载后再运行，而是保存程序运行的基础类(像是基类)完全加载到JVM中，至于其他类，则在需要的时候才才加载。这当然就是为了节省内存开销

3.什么是类加载器？类加载器有哪些？

实现通过类的权限定名获取该类的二进制字节流的代码块叫做类加载器。

  • 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：是虚拟机自身的一部分，用来加载Java_HOME/lib/目录中的，或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库；

  • 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：负责加载\lib\ext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库；

  • 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：负责加载用户类路径（classpath）上的指定类库，我们可以直接使用这个类加载器。一般情况，如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

  • 用户自定义类加载器

4.说一下类装载的执行过程

加载 连接 初始化

5.什么是双亲委派机制？

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，每一层的类加载器都是如此，这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中，只有当父加载无法完成加载请求（它的搜索范围中没找到所需的类）时，子加载器才会尝试去加载类。

当一个类收到了类加载请求时，不会自己先去加载这个类，而是将其委派给父类，由父类去加载，如果此时父类不能加载，反馈给子类，由子类去完成类的加载。

6.双亲委派机制的作用

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。

7.JVM内存区域jvm的内存区域为

  • 程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；

  • Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；

  • 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；

  • Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；

  • 方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

8.堆内存分代

新生代：新生代又可以分为 endn元区 幸存者0区 幸存者1区 比例为8:1:1 endn为8 垃圾回收主要发生在新生代

老年代

元空间

新生代发生的垃圾回收称为MinorGC

老年代发生的垃圾回收称为FullGC

9.堆和栈的区别

1.栈内存存储的是局部变量而堆内存放的是对象的实例和数组；

2.栈内存的更新速度要快于堆内存，因为局部变量的生命周期很短；

3.栈内存存放的变量生命周期一旦结束就会被释放，而堆内存存放的实体会被垃圾回收机制不定时的回收。

10.队列和栈是什么？有什么区别？

队列和栈都是被用来预存储数据的。

  • 操作的名称不同。队列的插入称为入队，队列的删除称为出队。栈的插入称为进栈，栈的删除称为出栈。

  • 可操作的方式不同。队列是在队尾入队，队头出队，即两边都可操作。而栈的进栈和出栈都是在栈顶进行的，无法对栈底直接进行操作。

  • 操作的方法不同。队列是先进先出（FIFO），即队列的修改是依先进先出的原则进行的。新来的成员总是加入队尾（不能从中间插入），每次离开的成员总是队列头上（不允许中途离队）。而栈为后进先出（LIFO）,即每次删除（出栈）的总是当前栈中最新的元素，即最后插入（进栈）的元素，而最先插入的被放在栈的底部，要到最后才能删除

垃圾回收器

1.什么是Java的垃圾回收机制？

Java虚拟机提供的能力，用于在空闲时间以不定时的方式动态回收无任何引用的对象占据的内存空间。

2.GC是什么？为什么要GC

（1）GC 是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,

（2）内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java 提供的 GC 功能可以自动监测对象是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java 语言没有提供释放已分配内存的显示操作方法。

3.垃圾回收器的基本原理是什么？垃圾回收器可以马上回收内存吗？有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收？

基本原理就是虚拟机每隔一段时间就会运行一次垃圾回收或是在虚拟机认为需要的时候。

主动调用是System.gc()。垃圾回收器运行了当然会收回内在。但悲剧的是，垃圾回收是任何程序员都无法自己控制的，也就是说即使调用了System.gc()，也只是通知虚拟机要回收垃圾，至于虚拟机什么时候运行回收器就不知道了。

4. Java中都有哪些引用类型？

强引用（StrongReference）：发生 gc 的时候不会被回收。

软引用（SoftReference）：有用但不是必须的对象，当内存不够的时候被回收会被回收。

弱引用（WeakReference）：有用但不是必须的对象，在下一次GC时会被回收。

虚引用（PhantomReference）：如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。

虚引用主要用来跟踪对象被垃圾回收器回收的活动。虚引用与软引用和弱引用的一个区别在于：虚引用必须和引用队列 （ReferenceQueue）联合使用。当垃圾回收器准备回收一个对象时，如果发现它还有虚引用，就会在回收对象的内存之前，把这个虚引用加入到与之 关联的引用队列中。你声明虚引用的时候是要传入一个queue的。当你的虚引用所引用的对象已经执行完finalize函数的时候，就会把对象加到queue里面。你可以通过判断queue里面是不是有对象来判断你的对象是不是要被回收了【这是重点，让你知道你的对象什么时候会被回收。因为对普通的对象，gc要回收它的，你是知道它什么时候会被回收】。

通过图来看一下他们之间在垃圾回收时的区别：

５.要垃圾回收，怎么判断一个对象可以被回收？

  1. 引用计数法：为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；

  2. 可达性分析：从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

６.java中可以作为GCRoot的对象？

1

虚拟机栈(栈桢中的本地变量表)中的引用的对象

2

方法区中的类静态属性引用的对象

3

方法区中的常量引用的对象

4

本地方法栈中JNI的引用的对象

7.在Java中，对象什么时候可以被垃圾回收

当对象对当前使用这个对象的应用程序变得不可触及的时候，这个对象就可以被回收了。

8.永久代或者元空间会发生垃圾回收吗？

垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full GC)。

9.JVM中的垃圾回收算法

1.引用计数法（基本不用了）

2.复制算法：按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。

3.标记清除：标记无用对象，然后进行清除回收。缺点：效率不高，无法清除垃圾碎片。

4.标记整理：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。

回收算法

概述

优点

缺点


复制算法

按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。

按顺序分配内存即可，实现简单、运行高效，不用考虑内存碎片。

浪费空间

标记清除

标记无用对象，然后进行清除回收。

实现简单，不需要对象进行移动。

产生大量不连续的内存碎片


标记整理

标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的内存。

解决了标记-清理算法存在的内存碎片问题。

仍需要进行局部对象移动，一定程度上降低了效率。

引用计数法

基本不用




10.说一下JVM中有哪些垃圾回收器？

JVM中垃圾回收器分类可以划分为：串行，并行，并发，G1

  • Serial收集器（复制算法): 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效；

  • ParNew收集器 (复制算法): 新生代收并行集器，实际上是Serial收集器的多线程版本，在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现；

  • Parallel Scavenge收集器 (复制算法): 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 = 用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)，高吞吐量可以高效率的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，适合后台应用等对交互相应要求不高的场景；

  • Serial Old收集器 (标记-整理算法): 老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本；

  • Parallel Old收集器 (标记-整理算法)： 老年代并行收集器，吞吐量优先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；

  • CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）： 老年代并行收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿的特点，追求最短GC回收停顿时间。

  • G1(Garbage First)收集器 (标记-整理算法)： Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是：G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代，老年代)，而前六种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。

如何选择垃圾收集器：

java中主要的垃圾收集器有如下几种：

UseSerialGC，UseParallelGC，UseConcMarkSweepGC，UseParNewGC，UseParallelGC，UseG1GC

参数

新生代垃圾收集器

新生代算法

老年代垃圾收集器

老年代算法

-XX:+UseSerialGC

SerialGC

标记复制

SerialOldGC

标记整理

-XX:+UseParNewGC

ParNew

标记复制

SerialOldGC

标记整理

-XX:+UseParallelGC/-XX:+UseParallelOldGc

Parallel Scavenge

标记复制

ParallelOldGC

标记整理

-XX:+UseConcMarkSweepGC

ParNew

标记复制

CMS+Serial Old的收集器组合（SerialOld作为CMS出错的后背收集器）

标记清除

-XX:+UseG1GC

G1整体上采用标记整理算法

局部是通过复制算法，不会产生内存碎片。



11.新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些？有什么区别？

  • 新生代回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge

  • 老年代回收器：Serial Old、Parallel Old、CMS

  • 整堆回收器：G1

新生代垃圾回收器一般采用的是复制算法，复制算法的优点是效率高，缺点是内存利用率低；老年代回收器一般采用的是标记-整理的算法进行垃圾回收。

12.详细介绍一下 CMS 垃圾回收器？

CMS 是英文 Concurrent Mark-Sweep 的简称，是以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。在启动 JVM 的参数加上“-XX:+UseConcMarkSweepGC”来指定使用 CMS 垃圾回收器。

CMS 使用的是标记-清除的算法实现的，所以在 gc 的时候回产生大量的内存碎片，当剩余内存不能满足程序运行要求时，系统将会出现 Concurrent Mode Failure，临时 CMS 会采用 Serial Old 回收器进行垃圾清除，此时的性能将会被降低。

13.详细介绍一下 G1 垃圾回收器？

典型垃圾回收器

CMS

简介 以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，它是一种并发收集器，采用的是 Mark-Sweep 算法。

场景 如果你的应用需要更快的响应，不希望有长时间的停顿，同时你的 CPU 资源也比较丰富，就适合适用 CMS 收集器。

垃圾回收步骤

  1. 初始标记 (Stop the World 事件 CPU 停顿， 很短) 初始标记仅标记一下 GC Roots 能直接关联到的对象，速度很快；

  2. 并发标记 (收集垃圾跟用户线程一起执行) 并发标记过程就是进行 GC Roots 查找的过程；

  3. 重新标记 (Stop the World 事件 CPU 停顿，比初始标记稍微长，远比并发标记短) 修正由于并发标记时应用运行产生变化的标记。

  4. 并发清理，标记清除算法；

缺点

并发标记时和应用程序同时进行，占用一部分线程，所以吞吐量有所下降。

并发清除时和应用程序同时进行，这段时间产生的垃圾就要等下一次 GC 再清除。

采用的标记清除算法，产生内存碎片，如果要新建大对象，会提前触发 Full GC 。

G1

简介 是一款面向服务端应用的收集器，它能充分利用多 CPU、多核环境。因此它是一款并行与并发收集器，并且它能建立可预测的停顿时间模型，即可以设置 STW 的时间。

垃圾回收步骤

1、初始标记(stop the world 事件 CPU 停顿只处理垃圾)；

2、并发标记(与用户线程并发执行)；

3、最终标记(stop the world 事件 ,CPU 停顿处理垃圾)；

4、筛选回收(stop the world 事件 根据用户期望的 GC 停顿时间回收)

特点

  1. 并发与并行 充分利用多核 CPU ，使用多核来缩短 STW 时间，部分需要停顿应用线程的操作，仍然可以通过并发保证应用程序的执行。

  2. 分代回收 新生代，幸存带，老年代

  3. 空间整合 总体看是采用标记整理算法回收，每个 Region 大小相等，通过复制来回收。

  4. 可预测的停顿时间 使用 -XX:MaxGCPauseMillis=200 设置最长目标暂停值。

在 Java 语言中，可作为 GC Roots 的对象包括 4 种情况：

  1. 虚拟机栈中引用的对象（栈帧中的本地变量表）；

  2. 方法区中类静态属性引用的对象；

  3. 方法区中常量引用的对象；

  4. 本地方法栈中 Native 方法引用的对象。

  5. 所有被同步锁（synchronized关键字）持有的对象。

14.简述分代垃圾回收器是怎么工作的？

分代回收器有两个分区：老生代和新生代，新生代默认的空间占比总空间的 1/3，老生代的默认占比是 2/3。

新生代使用的是复制算法，新生代里有 3 个分区：Eden、To Survivor、From Survivor，它们的默认占比是 8:1:1，它的执行流程如下：

  • 把 Eden + From Survivor 存活的对象放入 To Survivor 区；

  • 清空 Eden 和 From Survivor 分区；

  • From Survivor 和 To Survivor 分区交换，From Survivor 变 To Survivor，To Survivor 变 From Survivor。

每次在 From Survivor 到 To Survivor 移动时都存活的对象，年龄就 +1，当年龄到达 15（默认配置是 15）时，升级为老生代。大对象也会直接进入老生代。

老生代当空间占用到达某个值之后就会触发全局垃圾收回，一般使用标记整理的执行算法。以上这些循环往复就构成了整个分代垃圾回收的整体执行流程。

15.简述java内存分配与回收策率以及Minor GC和Major GC

对象优先在 Eden 区分配

多数情况，对象都在新生代 Eden 区分配。当 Eden 区分配没有足够的空间进行分配时，虚拟机将会发起一次 Minor GC。如果本次 GC 后还是没有足够的空间，则将启用分配担保机制在老年代中分配内存。

这里我们提到 Minor GC，如果你仔细观察过 GC 日常，通常我们还能从日志中发现 Major GC/Full GC。

  • Minor GC 是指发生在新生代的 GC，因为 Java 对象大多都是朝生夕死，所有 Minor GC 非常频繁，一般回收速度也非常快；

  • Major GC/Full GC 是指发生在老年代的 GC，出现了 Major GC 通常会伴随至少一次 Minor GC。Major GC 的速度通常会比 Minor GC 慢 10 倍以上

大对象直接进入老年代
长期存活对象将进入老年代

16.常用的 JVM 调优的参数都有哪些？

1、-Xms： 初始堆大小， 默认(MinHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制。

2、-Xmx： 最大堆大小，默认(MaxHeapFreeRatio参数可以调整)空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。

3、-Xmn： 年轻代大小(1.4or lator)， 此处的大小是（eden+ 2 survivor space).与jmap -heap中显示的New gen是不同的。
整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。
增大年轻代后,将会减小年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

4、-XX:NewSize： 设置年轻代大小。

5、-XX:MaxNewSize： 年轻代最大值。

6、-XX:PermSize： 设置持久代(perm gen)初始值。

7、-XX:MaxPermSize： 设置持久代最大值。

8、-Xss： 每个线程的堆栈大小，JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M,以前每个线程堆栈大小为256K.更具应用的线程所需内存大小进行 调整.在相同物理内存下,减小这个值能 生成更多的线程.但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的,不能无限生成,经验值在3000~5000左右。

9、-XX:NewRatio： 年轻代(包括Eden和两个Survivor区)与年老代的比值(除去持久代)，-XX:NewRatio=4表示年轻代与年老代所占比值为1:4,年轻代占整个堆栈的1/5。 Xms=Xmx并且设置了Xmn的情况下，该参数不需要进行设置。

10、-XX:SurvivorRatio： Eden区与Survivor区的大小比值，设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10。

11、-XX:LargePageSizeInBytes： 内存页的大小不可设置过大， 会影响Perm的大小。

12、-XX:+DisableExplicitGC： 关闭System.gc()

13、-XX:MaxTenuringThreshold： 垃圾最大年龄，如果设置为0的话,则年轻代对象不经过Survivor区,直接进入年老代. 对于年老代比较多的应用,可以提高效率.如果将此值设置 为一个较大值,则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制,这样可以增加对象再年轻代的存活 时间,增加在年轻代即被回收的概率该参数只有 在串行GC时才有效。

14、-XX:PretenureSizeThreshold： 对象超过多大是直接在旧生代分配，单位字节 新生代采用Parallel Scavenge GC时无效另一种直接在旧生代分配的情况是大的数组对象, 且数组中无外部引用对象。

15、-XX:TLABWasteTargetPercent： TLAB占eden区的百分比。

17.怎么查看JVM参数默认设置？

-XX:+PrintFlagsInitial 查看JVM参数初始默认设置

-XX:+PrintFlagsFinal 查看JVM修改更新

-XX:+PrintCommansLineFlags