Java虚拟机-面试

• 程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器，Java方法，记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址，native方法，计数器值为空，唯一一个没有规定OutOfMemoryError的区域；
• Java虚拟机栈：Java方法执行的内存模型，方法执行创建一个栈帧，存储：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，方法调用到完成，对应栈帧在虚拟机栈中的入栈到出栈的过程；（StackOverflowError、OutOfMemoryError）
• 本地方法栈：执行native方法服务，（StackOverflowError、OutOfMemoryError）

• 堆：对象实例、数组分配内存的地方，新生代（1/3）（Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间，比例为 8:1:1）、老年代（2/3）；（OutOfMemoryError）

• 方法区：类信息、常量、静态变量、运行时常量池；（OutOfMemoryError）

跟垃圾收集器是否有压缩整理功能相关；

• 堆内存规整：用指针碰撞（指针分界点，往空闲的移动），CAS配上重试方式保证更新原子性
• 堆内存不规则：空闲列表（记录哪些内存块可用）

• 对象头：

        第一部分：存储对象自身的运行时数据、哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向锁ID、偏向时间戳（32、64bit），官方称为：Mark Word；

        第二部分：类型指针，指向它的类元数据的指针，确定对象是哪个类的实例

        第三部分：如果对象是一个数组，有一块记录数组长度的数据

• 实例数据

        属性的字段内容

• 对齐填充：不是必然存在，起占位符的作用，为了使对象的大小是8字节的整数倍；

• 使用句柄：reference存储对象的句柄地址，稳定的句柄地址，句柄中包含了对象的实例数据和类型数据的地址信息，如果对象移动则只需改变句柄中实例数据的指针，而reference不用修改；
• 直接指针：reference存的对象的实例地址，少一次指针定位；

• 引用计数法（很难解决对象之间的互相循环引用）
• 可达性算法分析（GC roots），以被称为GC Roots的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链，一个对象到GC Roots 没有引用链 则被认为不可用；（虚拟机栈栈帧中的本地变量表中引用的对象，方法区中类静态属性引用的对象，方法区中常量引用的对象，本地方法栈中native方法引用的对象）；
• 回收方法区：该类的所有实例已经被回收，加载该类的ClassLoader已经被回收，该类的Class对象没有任何地方被引用；

• 强引用：强引用还在，垃圾回收器不回收；
• 软引用：系统内存不足，垃圾回收时会回收；
• 弱引用：下次垃圾收集发生，会回收；
• 虚引用：对象被垃圾收集器回收时收到一个通知；

• 复制：代价，内存缩小为原来的一半；
• 标记-清除：效率问题，标记和清除两个过程的效率都不高；空间问题，标记清除之后，会产生大量空间碎片；
• 标记-整理：所有存活的对象移到一端；
• 分代收集：结合各个年代使用不同的收集算法；新生代：复制算法，老年代：标记整理或标记清除

新生代收集：

• Serial收集器：单线程，一条收集线程去收集，暂停工作线程（Stop the World），简单高效；（复制算法、多线程） （配合 SerialOld和CMS）
• ParNew收集器：Serial的多线程版本，使用多线程进行垃圾收集；（复制算法，多线程）（配合 SerialOld和CMS）
• ParallelScavenge收集器：关注吞吐量，吞吐量优先的收集器，可设置，最大垃圾收集停顿时间（复制算法，并行的多线程收集），动态调节合适的停顿时间和最大吞吐量，自适应调节策略；（配合 SerialOld和Parallel Old）

老年代收集：

• Serial Old：单线程、标记-整理
• parallel old：多线程版本-标记-整理
• CMS：最短回收停顿时间，注重响应速度，标记-清除，初始标记、并发标记、重新标记、并发清除；初始标记和重新标记需要Stop the world，对CPU资源敏感（线程数=（cpu+3）/ 4），浮动垃圾，边收集，用户还在运行产生新的垃圾只能下次收集，需要预留（用户和收集线程并发）空间，大量空间碎片产生（标记-清除算法）
• G1：并行与并发，分代收集（可以独立管理不用和其他收集器配合），空间整合(从整体看是标记-整理算法，局部两个Region之间是复制算法，不会有空间碎片)，可预测的停顿，堆分为多个大小相等的独立区域，优先回收价值最大的Region；初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收（可独立的）

• 优先Eden分配，不足 则 MinorGC，Eden存活+From之前的到To（足够），不足则分配担保进入老年代，不能fullGC；
• 大对象直接进入老年代（配置参数）
• 长期存活的对象进入老年代（默认15岁）
• 动态年龄判定：Survivor空间中相同年龄所有对象大小的综合大于Survivor空间的一半，年龄大于等于改年龄的对象直接进入老年代；
• 空间分配担保，为了保证MinorGC安全，先检查老年代连续空间是否大于新生代所有对象总空间，如果大于则安全，否则检查是否设置了运行担保失败，如果允许，则会检查老年代空间是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小，大于则MinorGC，小于则FullGC；

类生命周期：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

五种情况必须对类进行初始化：（对一个类进行主动引用）

• new、getstatic、putstatic、invokestatic 使用new关键字实例化对象，读取或者设置一个类的静态字段、调用一个类的静态方法
• 反射调用，如果没有对类进行初始化，需要触发初始化
• 当初始化一个类时，发现其父类还没进行初始化，先触发父类的初始化
• 虚拟机启动时，用户需要指定一个执行的主类（包含main方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类
• 动态语言支持

被动引用不初始化：

使用子类调用父类的静态字段，子类不初始化，父类初始化；

数组定义引用类，不会触发类的初始化；

引用定义的常量的类，不会触发类的初始化（静态字段字符串）；

加载：通过类的全限定名，生成class对象

验证：文件格式验证、元数据验证、字节码验证、符号引用验证

准备：类变量分配内存并设置初始值

解析：常量池内的符号引用改为直接引用

• 启动类加载器：rt.jar
• 扩展类加载器：ext
• 应用程序类加载器：classpath中类库（用户类、第三方引用jar）

加载器 先去找父类的加载（从缓存中找）找到就返回，找不到，到顶部后看类路径中有没有，有则加载，没有则交给下一个子类加载器加载，直到最后么有找到则报错；

1、volatile特性

• 保证此变量对所有线程的可见性（运算并发不一定安全，非原子）
• 禁止指令重排序优化

2、线程状态

• 新建：创建后未启动的线程；
• 运行：可能正在执行或者等待CPU为他分配执行时间；
• 无限期等待：不会分配CPU执行时间，等待被其他线程显式的唤醒；
• 限期等待：一定时间后系统自动唤醒
• 阻塞：等待获取排他锁
• 结束：

等待和阻塞的区别：阻塞等待进入同步区域，等待获取一个排他锁（竞争锁），等待，等待一段时间或等待唤醒动作的发生；