面試時候總喜歡問的 JVM 要點在哪？

作者：鴨血粉絲 Tang 2022-01-10 06:53:00

什么是新生代?主要是用來存放新生的對象。一般占據堆空間的1/3，由于頻繁創建對象，所以新生代會頻繁觸發MinorGC進行垃圾回收。

本文轉載自微信公眾號「Java極客技術」，作者鴨血粉絲 Tang。轉載本文請聯系Java極客技術公眾號。

面試的時候，很多面試官問 JVM 的時候，我們作為一個開發者，很多時候很難 Get 到面試官提問的要點，因為 JVM 確實太多了，從程序計數器開始，然后堆，然后棧，但是面試的時候卻總是回答不好這個問題，很多情況就是沒有系統的去看過所以回答面試題的時候，會出現語無倫次，這一塊內容，那邊一塊內容，總是回答不好，幾天阿粉就來分享給大家一個 JVM 的面試教程，對你有用的話，點贊關注和收藏一波。

你對 JVM 了解么?

首先，問這個問題的，一般都是問完了一些基礎了，這時候需要你自己從頭開始說 JVM 了，很多人實際上想到就是垃圾回收機制，確實，沒錯，但是，如果你直接就開始說是不是垃圾回收機制的時候，就已經有點答非所問了。

為什么這么說，因為 JVM 的垃圾回收機制，都是發生在堆內存的，但是，JVM 的劃分可不是只要堆內存的，這時候回答應該怎么回答?

** JVM 的內部結構，最主要的內部結構是什么!**

JVM 分成了兩個部分

1.線程共享區域

2.線程私有區域

線程共享區域包含：堆(Heap)、方法區

線程私有區域包含：程序計數器、虛擬機棧(Stack)、本地方法棧

因為 JVM ，那可是不單單只有堆(Heap) 的存在呀，其他的存在也是不可缺少的，為什么阿粉要這么說呢?

因為有些面試官會問 JVM 的類加載機制你了解么?

如果你只是了解了垃圾回收機制的話，那你這個問題，是不是有點麻了，有點懵了，這不就芭比Q 了么?

那么 JVM 的類加載機制是個什么呢?

回答：

首先通過類加載器(ClassLoader)會把 .class字節碼文件加載到內存中——運行時數據區(Runtime Data Area)，而字節碼文件只是 JVM 的一套指令集規范，并不能直接交給底層操作系統去執行，因此需要特定的命令解析器執行引擎(Execution Engine)，將字節碼翻譯成底層系統指令，再交由 CPU 去執行，而這個過程中需要調用其他語言的本地庫接口(Native Interface)來實現整個程序的功能。

跑偏了，我們繼續回答上一個問題，既然你說你了解了，你也回答了都有哪些內部結構了，是不是就該說說這些內容是干啥的了，對，沒錯，就是這么回答。

程序計數器：記錄線程執行的位置，方便線程切換后再次執行
虛擬機棧(Stack):每個線程在創建時都會創建一個虛擬機棧，其內部保存一個個的棧幀(Stack Frame)，對應著一次次的 Java 方法調用
本地方法棧：是為了執行native方法所服務的

說完這個，沒啥事別停頓，如果你停頓了，這時候面試官很有可能接著去問你棧的一些特性，你本身是想說垃圾回收機制的，總不能被帶跑偏吧，所以，繼續往下說。

方法區：線程共享，存儲已經被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等等

最后我們再說堆(Heap)

堆是 JVM 中最主要的區域了，因為堆(Heap)是 Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊。

唯一目的就是儲存對象實例和數組(JDK7 已把字符串常量池和類靜態變量移動到 Java 堆)，幾乎所有的對象實例都會存儲在堆中分配。

但是呢，隨著 JIT 編譯器發展，逃逸分析、棧上分配、標量替換等優化技術導致并不是所有對象都會在堆上分配。

這時候，一般面試官都會開始提問了，就會讓你具體的說說堆內存。

Java Heap 堆

Java 堆是垃圾收集器管理的主要區域。堆內存分為新生代 (Young) 和老年代 (Old)

什么是新生代?

主要是用來存放新生的對象。一般占據堆空間的1/3，由于頻繁創建對象，所以新生代會頻繁觸發MinorGC進行垃圾回收。

什么是老年代?

老年代的對象比較穩定，所以MajorGC不會頻繁執行。

那么我們在分別來介紹一下 JVM 的新生代和老年代，就這兩個，足夠你和面試官聊上十幾分鐘的內容了。

JVM 的新生代(垃圾回收機制)

新生代分為Eden區、ServivorFrom、ServivorTo三個區。

Eden區Java新對象的出生地(如果新創建的對象占用內存很大則直接分配給老年代)。當Eden區內存不夠的時候就會觸發一次MinorGc，對新生代區進行一次垃圾回收。
ServivorFrom區上一次GC的幸存者，作為這一次GC的被掃描者。當JVM無法為新建對象分配內存空間的時候(Eden區滿的時候)，JVM觸發MinorGc
ServivorTo區

保留了一次MinorGc過程中的幸存者。

那么新生代會使用什么樣子的垃圾回收機制呢?

我們每次new對象的時候都會先在新生代的Enden區放著也就是最開始是這樣子的

然后在Enden用完的時候里面會出現待回收的

然后就來了把存活的對象復制放到Survior1(from)中，待回收的等待給他回收掉就是這樣的

然后把Enden區清空回收掉

這樣的話第一次GC就完成了，下面再往下走

當Enden充滿的時候就會再次GC

先是這個樣子的

然后會把 Enden和Survoir1中的內容復制到Survior中，

然后就會把Enden和Survior進行回收

然后從Enden中過去的就相當于次數少的，而從Survior1中過去的就相當于移動了2次

這樣新生代的GC就執行了2次了，

當Enden再次被使用完成的時候，就會從Survior2復制到Survior1中，

接下來是連圖

經過回收之后Surior1就變了，1對象是從Enden直接復制過來的，2對象是Enden-->Survior2-->Survior1 ，3對象則是從Enden-->Surivior1-->Survior2-->Survior1 復制過來的，這樣一步一步的執行下去的時候，就是新生代的GC。

這就是新生代采用的 GC ，如果你需要給面試官解釋，那么你就得熟練的記住這個圖，為什么這么說，因為只有你掌握了這個圖，那么你絕對會把這個復制算法給面試官講述的明明白白。

既然我們都知道了這個復制算法了，那么他到底有什么缺點呢?

堆利用效率低這是最明顯的，空間都被劈成兩半了，一次永遠只能用一半就得搬家
遞歸調用在對子對象進行復制時，使用了遞歸方法，可能導致棧溢出

但是我們也得吹一下復制算法的牛逼的地方呀。

吞吐量高所謂吞吐量就是搜索活動對象的時間比上搜索堆時間，越高說明你的有效搜索占比越高，不難看出，我們都是從根開始，搜索的全部是活動對象，并沒有浪費時間去搜索垃圾對象。這個優勢在堆越大的場景下越明顯。

沒有碎片

在將活動對象復制到To空間時，他們都是緊挨著的，然后清空From時全部清空，完全沒有碎片的可能。

這也是新生代使用的垃圾回收的算法。

JVM 的老年代(垃圾回收機制)

老年代的垃圾回收機制，采用的則是和新生代不一樣的方式，有些人稱之為FullGC，而FullGC出現的原因則是：在新生代如果說存在的對象或者說新創建出來的對象由于某些原因需要移動到老年代中，但是老年代中壓根就沒有這么大的內存空間去容納這個對象，那么就會引發一次FullGC，如果在執行完FullGC之后，還是沒有辦法給這些對象分配內存，那么涼了，該拋出異常了，異常類型就是OutOfMemoryError。

而FullGC使用的是和MinorGC不一樣的算法，它使用的是標記清除算法，聽名字，挺好理解的，來波圖示解析一波。深入了解JVM一書中的圖示是這個樣子的，

圖示是不是看著也挺明確，先標記，然后在刪除。

標記(Mark)過程：找到所有的可以訪問的對象，做個指定的標記。
清除(Swep)過程：遍歷堆內存，把未標記的對象進行一個回收。

在了解了這個之后，我們還得說一個概念，那就是GC Root，Root我們可以理解成一個根節點就像這個樣子

上圖中的a,b,c,d,就是活著的對象，如果說存在這引用，比如說b引用的a，那么a他就是屬于活著的對象。當我們老年代內存區中的有效的內存空間不夠的時候，那么這時候整個世界都要安靜下來了(stop the world)，這時候就要開始準備進行垃圾回收了。

標記：遍歷所有的GC Roots，然后將所有GC Roots可達的對象標記為存活的對象。就是我們圖中所標記的a,b,c,d.?清除：清除的過程將遍歷堆中所有的對象，將沒有標記的對象全部清除掉。也就是說，如果內存不夠，GC線程就會被觸發然后將程序暫停，隨后將依舊存活的對象標記一遍，最后再將堆中所有沒被標記的對象全部清除掉，接下來便讓程序繼續恢復運行。

流程圖就像這個樣子的初始下的老年代中的對象狀態