JVM的一些相關問題

內容都是攢的，不喜勿噴！

常見問題

1. JVM 年輕代到年老代晉升過程？

• 對象在Form和To之間來回複製，年齡達到15（默認值，可通過 MaxTenuringThreshold 修改），晉升老年代

• 分配對象超過eden內存的一半，直接進入老年代。小於eden一半但沒有內存空間，進行minor GC，survivor也放不下，進入老年代

• 動態年齡判斷，某個年齡對象超過survivor空間的一半，大於等於某個年齡的對象直接進入老年代

2. Minor GC，Major GC和Full GC區別？

• Minor GC：年輕代GC
• Major GC：年老代GC
• Full GC：整個堆空間GC（年輕代和年老代）

3. 發生 Full GC 的幾種情況？

• System.gc() 方法顯示調用（只是建議進行GC）
• 老年代空間不足：只有在新生代對象轉入或大對象（數組等）分配時，老年代纔會出現內存不足情況，若 Full GC後空間依舊不足，拋出內存溢出異常
• CMS GC時出現 promotion failed 和 concurrent mode failure
  • promotion failed：發生Minor GC時，survivor space放不下了，只能晉升老年代，老年代也放不下
  • concurrent mode failure：執行CMS GC的同時有對象要放入老年代，而此時老年代空間不足造成的（有時候“空間不足”是CMS GC時當前的浮動垃圾過多導致暫時性的空間不足觸發Full GC）
• 統計的到的Minor GC晉升老年代對象平均大小大於老年代剩餘空間
  • Hotspot爲避免晉升失敗，會統計之前每次Minor GC後晉升對象的平均大小是否可以被老年代容納，不能的話會觸發Full GC
  • 例如第一次Minor GC後有6M晉升到老年代，那麼下次Minor GC發生時就會檢查老年代是否有6M大小的空間
  • 新生代使用PS GC（併發GC收集器）時，PS GC只對當前負責，檢查本次要晉升的對象大小能否被老年代容納，不能的話出觸發Full GC
• 堆中分配很大的對象：特指需要大量連續空間的對象
• 調用了 jmap -histo:live [pid]：立即出發Full GC

4. 如何拿到 JVM 的 dump 文件？

• jstack [pid] > xxx.txt：打印堆棧信息到文件
• jstack -l [pid] > xxx.txt：打印堆棧信息（包含鎖）到文件
• kill -3
• 添加 JVM 參數：-XX:+HEAPDUMPONOUTOFMEMORYERROR（在內存溢出是保存堆棧信息），一般配合 -XX:HeapDumpPath=PATH 使用（可用 jinfo 命令運行時修改）
• jmap -dump:format=b,file=xxx.dump [pid]

5. JVM 出現 fullGC 很頻繁，怎麼去線上排查問題？

• jstat 查看GC信息觀察GC後的堆空間大小並判斷是否空間不足導致
  • 空間不足導致：拿到 dump 文件，放入 JVisualVM 觀察原因
  • 空間充足：觀察程序中有沒顯示調用 System.gc() 方法

6. 對象如何進行訪問定位？

• 句柄：在堆空間中開闢一塊空間用來存放句柄池，句柄池存放對象的類型指針和對象的實例指針，reference指針指向句柄

  • 好處：reference指向穩定的句柄，當堆空間進行gc時，對象的移動只會改變句柄中的對象實例指針，對reference沒有影響
    

• 直接指針：堆中實例對象存放實例類型，reference指針直接指向實例對象

  • 好處：速度更快，節省一次指針定位的開銷

7. 對象創建過程？

8. GC對象的判定方法？

• 引用計數法：爲對象添加計數器，有引用該對象的地方時，計數器+1
  • 優點：效率高，簡單
  • 缺點：存在循環引用問題
• 可達性分析算法：通過一系列GcRoots的對象爲起點向下搜索，走過的路徑爲引用鏈，沒在引用鏈上爲廢棄對象
  • 可做爲GCRoot的對象（jdk1.7）：
    • 虛擬機棧引用的對象
    • 方法區中類靜態屬性引用的變量（static對象）
    • 方法區中常量引用的對象（final對象）
    • 本地方法棧中Native方法引用的變量

9. 四種引用？

• 強引用：new對象就是強引用，JVM拋出OOM也不會清除
• 軟引用：JVM內存不足時會回收軟引用對象
• 弱引用：JVM只要進行GC就會回收弱引用對象
• 虛引用：幽靈引用，虛引用不會對對象生命週期產生印象，也無法通過虛引用獲取對象

10. 垃圾回收算法？

• 標記清除：先標記再清除，有效率問題且會產生大量不連續的內存碎片
• 標記整理：先標記，將標記數據移到內存一端，清除其餘部分，有效率問題但不會產生內存碎片
• 複製算法：將內存一份爲二，使用一半內存，當垃圾回收時將存活對象放入另一半，然後清理自己的內存。好處是效率高且沒有內存碎片，但會犧牲一半內存。在jvm中年輕代使用複製算法，但年輕代對象都是朝生夕死，所以內存分配時eden佔用80%，而survivor佔用%20來使用
• 分代算法：新生代複製算法，老年代標記整理或標記清除

11. 垃圾收集器？

• Serial收集器：年輕代串行收集器，當GC收集時，工作線程必須暫停(stop the world)直至收集結束，使用複製算法
• Serial Old收集器：年老代串行收集器，特性和Serial一樣，使用標記整理算法
• Parallel Scavenge收集器：年輕代並行收集器，吞吐量優先收集器，使用複製算法
• Parallel Old收集器：年老代並行收集器，使用標記整理算法
• ParNew收集器：年輕代並行收集器，Serial收集器的多線程版本，爲了配合CMS而生，複製算法
• CMS收集器：年老代併發收集器，目標是最短停頓回收時間，注重用戶體驗，標記清除算法
• 運行過程：
  • 初始標記（Stop-The-World）：僅標記GCRoot能關聯到的對象
    • 併發標記：標記GCRoot關聯的所有不相關對象（從併發就可以看出，他是和用戶線程一起工作的）
    • 重新標記（Stop-The-World）：對併發標記期間因用戶操作而導致標記變動的對象進行重新標記
    • 併發清除：進行清除
  • 優點：最短停頓回收時間，注重用戶體驗
  • 缺點：
    • CPU資源敏感
    • 無法處理浮動垃圾，浮動垃圾過多時會啓用Serial Old收集器
    • 大量內存碎片，再次分配大對象分配不下時，會引發一次FullGC，通過-XX：+UseCMSCompactAtFullCollection，在要進行FullGC時，進行內存整理（無法併發，慢）
• G1收集器：
  

12. 理解GC日誌？

13. JVM常用參數？

Oracle的官方文檔

14. 分配擔保機制？

在發生Minor GC前，JVM檢查新生代總大小是否可被老年代最大連續空間容納，可容納時進行Minor GC，否則檢查是否允許分配擔保失敗，如果允許，判斷老年代最大連續空間是否大於以往晉升對象的平均大小，若大於，進行Minor GC（有風險，可能這次超出平均大小，老年代接不住）。若小於或不允許分配擔保失敗，則轉爲執行Full GC

15. 類加載機制？

• 加載：

  1. 通過全類名獲取類的二進制字節流

  2. 將字節流所代表的的靜態存儲結構轉換爲方法區（元空間）的運行時數據結構

  3. 在內存中生成代表該類的Class文件，作爲方法區（元空間）這些數據的訪問入口

• 驗證：

  1. 文件格式驗證
  2. 元數據驗證
  3. 字節碼驗證
  4. 符號引用驗證

• 準備：正式爲類變量分配內存並設置類變量初始值（就是默認值），例如public static int val = 111;，這裏分配的是初值0；

• 解析：將虛擬機常量池內的符號引用替換爲直接引用的過程，主要針對類或接口、字段、類方法、接口方法、方法類型、方法句柄和調用限定符7種符號引用進行

• 初始化：執行類構造器<client>()方法過程，比如上面的靜態變量val會被賦值爲111

16. 類卸載條件？

類卸載即該類的class對象被GC

1. 該類的所有的實例對象都被GC，即堆中不存在該類的實例對象
2. 該類沒有在其他地方被引用
3. 該類的類加載器的實例已被GC

17. 什麼是雙親委派模型，爲什麼使用？

參考：

JVM 出現 fullGC 很頻繁，怎麼去線上排查問題

堆內存佔用很小 但是 JVM 頻繁full gc 問題排查

JVM面試題整理

深入理解Java虛擬機(第2版)