JVM虚拟机面试题

Java突击队2026/3/30大约 11 分钟

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179、说一下 jvm 的主要组成部分？及其作用？

JVM包括类加载子系统、堆、方法区、栈、本地方法栈、程序计数器、直接内存、垃圾回收器、执行引擎。

1、类加载子系统；

类加载子系统负责加载class信息，加载的类信息存放于方法区中。

2、直接内存；

直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存空间。访问直接内存的速度会由于Java堆。出于性能的考虑，读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。

3、垃圾回收器；

垃圾回收器可以对堆、方法区、直接内存进行回收。

4、执行引擎；

执行引擎负责执行虚拟机的字节码，虚拟机会使用即时编译技术将方法编译成机器码后再执行。

180、说一下 jvm 运行时数据区？

运行时数据区包括堆、方法区、栈、本地方法栈、程序计数器。

1、堆；

堆解决的是对象实例存储的问题，垃圾回收器管理的主要区域。

2、方法区；

方法区可以认为是堆的一部分，用于存储已被虚拟机加载的信息，常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。

3、栈；

栈解决的是程序运行的问题，栈里面存的是栈帧，栈帧里面存的是局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

（1）栈帧

每个方法从调用到执行的过程就是一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

（2）局部变量表

用于保存函数的参数和局部变量。

（3）操作数栈

操作数栈又称操作栈，大多数指令都是从这里弹出数据，执行运算，然后把结果压回操作数栈。

4、本地方法栈；

与栈功能相同，本地方法栈执行的是本地方法，一个Java调用非Java代码的接口。

5、程序计数器（PC寄存器）；

程序计数器中存放的是当前线程所执行的字节码的行数。JVM工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一个需要执行的字节码指令。

181、什么是类加载器，类加载器有哪些？

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1、什么是类加载器？；

类加载器负责加载所有的类，其为所有被载入内存的类生成一个java.lang.Class实例对象。

2、类加载器有哪些？；

JVM有三种类加载器：

（1）启动类加载器

该类没有父加载器，用来加载Java的核心类，启动类加载器的实现依赖于底层操作系统，属于虚拟机实现的一部分，它并不继承自java.lang.classLoader。

（2）扩展类加载器

它的父类为启动类加载器，扩展类加载器是纯java类，是ClassLoader类的子类，负责加载JRE的扩展目录。

（3）应用程序类加载器

它的父类为扩展类加载器，它从环境变量classpath或者系统属性java.lang.path所指定的目录中加载类，它是自定义的类加载器的父加载器。

182、说一下类加载的执行过程？

当程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，JVM会通过加载、连接、初始化3个步骤对该类进行类加载。

1、加载；

加载指的是将类的class文件读入到内存中，并为之创建一个java.lang.Class对象。

类的加载由类加载器完成，类加载器由JVM提供，开发者也可以通过继承ClassLoader基类来创建自己的类加载器。

通过使用不同的类加载器可以从不同来源加载类的二进制数据，通常有如下几种来源：

1、从本地文件系统加载；
2、从jar包加载；
3、通过网络加载；
4、把一个Java源文件动态编译，并执行加载；

2、连接；

当类被加载之后，系统为之生成一个对应的Class对象，接着进入连接阶段，连接阶段负责将类的二进制数据合并到JRE中。

类连接又可分为三个阶段：

（1）验证

文件格式验证
元数据验证
字节码验证
符号引用验证

（2）准备

为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。

（3）解析

将类的二进制数据中的符号引用替换成直接引用。

3、初始化；

为类的静态变量赋予初始值。

183、JVM的类加载机制是什么？

JVM类加载机制主要有三种：

1、全盘负责；

类加载器加载某个class时，该class所依赖的和引用其它的class也由该类加载器载入。

2、双亲委派；

先让父加载器加载该class，父加载器无法加载时才考虑自己加载。

3、缓存机制；

缓存机制保证所有加载过的class都会被缓存，当程序中需要某个class时，先从缓存区中搜索，如果不存在，才会读取该类对应的二进制数据，并将其转换成class对象，存入缓存区中。

这就是为什么修改了class后，必须重启JVM，程序所做的修改才会生效的原因。

184、什么是双亲委派模型？

如果一个类收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器执行，如果父加载器还存在其父加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求将最终到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成父加载任务，就成功返回，如果父加载器无法完成加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模型。

双亲委派模式的优势：

1、避免重复加载；
2、考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委派模式传递到启动加载器，而启动加载器在核心JavaAPI中发现同名的类，发现该类已经被加载，就不会重新加载网络传递的Integer类，而直接返回已加载过的Integer.class，这样可以防止核心API库被随意篡改；

185、怎么判断对象是否可以被回收？

1、引用计数算法；

（1）判断对象的引用数量

通过判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收；
每个对象实例都有一个引用计数器，被引用+1，完成引用-1；
任何引用计数为0的对象实例可以被当做垃圾回收；

（2）优缺点

优点：执行效率高，程序受影响较小；
缺点：无法检测出循环引用的情况，导致内存泄漏；

2、可达性分析算法；

通过判断对象的引用链是否可达来决定对象是否可以被回收。

如果程序无法再引用该对象，那么这个对象肯定可以被回收，这个状态称为不可达。

那么不可达状态如何判断呢？

答案是GC roots，也就是根对象，如果一个对象无法到达根对象的路径，或者说从根对象无法引用到该对象，该对象就是不可达的。

以下三种对象在JVM中被称为GC roots，来判断一个对象是否可以被回收。

（1）虚拟机栈的栈帧

每个方法在执行的时候，JVM都会创建一个相应的栈帧（操作数栈、局部变量表、运行时常量池的引用），当方法执行完，该栈帧就从栈中弹出，这样一来，方法中临时创建的独享就不存在了，或者说没有任何GC roots指向这些临时对象，这些对象在下一次GC的时候便会被回收。

（2）方法区中的静态属性

静态属性数据类属性，不属于任何实例，因此该属性自然会作为GC roots。这要这个class在，该引用指向的对象就一直存在，class也由被回收的时候。

class何时会被回收？

1、堆中不存在该类的任何实例；
2、加载该类的classLoader已经被回收；
3、该类的java.lang.class对象没有在任何地方被引用，也就是说无法通过反射访问该类的信息；

（3）本地方法栈引用的对象

186、说一下 jvm 有哪些垃圾回收算法？

1、对象是否已死算法；

引用计数器算法
可达性分析算法

2、 GC算法；

（1）标记清除算法

如果对象被标记后进行清除，会带来一个新的问题--内存碎片化。如果下次有比较大的对象实例需要在堆上分配较大的内存空间时，可能会出现无法找到足够的连续内存而不得不再次触发垃圾回收。

（2）复制算法（Java堆中新生代的垃圾回收算法）

1、先标记待回收内存和不用回收内存；
2、将不用回收的内存复制到新的内存区域；
3、就的内存区域就可以被全部回收了，而新的内存区域也是连续的；

缺点是损失部分系统内存，因为腾出部分内存进行复制。

（3）标记压缩算法（Java堆中老年代的垃圾回收算法）

对于新生代，大部分对象都不会存活，所以复制算法较高效，但对于老年代，大部分对象可能要继续存活，如果此时使用复制算法，效率会降低。

标记压缩算法首先还是标记，将不用回收的内存对象压缩到内存一端，此时即可清除边界处的内存，这样就能避免复制算法带来的效率问题，同时也能避免内存碎片化的问题。

老年代的垃圾回收算法称为“Major GC”。

187、说一下 jvm 有哪些垃圾回收器？

[说一下 jvm 有哪些垃圾回收器？][jvm]

188、JVM栈堆概念，何时销毁对象

1、类在程序运行的时候就会被加载，方法是在执行的时候才会被加载，如果没有任何引用了，Java自动垃圾回收，也可以用System.gc()开启回收器，但是回收器不一定会马上回收；
2、静态变量在类装载的时候进行创建，在整个程序结束时按序销毁；
3、实例变量在类实例化对象时创建，在对象销毁的时候销毁；
4、局部变量在局部范围内使用时创建，跳出局部范围时销毁；

189、新生代垃圾回收器和老生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

新生代回收器一般采用的是复制算法，复制算法效率较高，但是浪费内存；

老生代回收器一般采用标记清楚算法，比如最常用的CMS；

190、详细介绍一下 CMS 垃圾回收器？

CMS垃圾回收器是Concurrent Mark Sweep，是一种同步的标记-清除，CMS分为四个阶段：

初始标记，标记一下GC Root能直接关联到的对象，会触发“Stop The World”；
并发标记，通过GC Roots Tracing判断对象是否在使用中；
重新标记，标记期间产生对象的再次判断，执行时间较短，会触发“Stop The World”；
并发清除，清除对象，可以和用户线程并发进行；

191、简述分代垃圾回收器是怎么工作的？

分代回收器分为新生代和老年代，新生代大概占1/3，老年代大概占2/3；

新生代包括Eden、From Survivor、To Survivor；

Eden区和两个survivor区的的空间比例为8：1：1 ；

垃圾回收器的执行流程：

1、把Eden+FromSurvivor存活的对象放入ToSurvivor区；
2、清空Eden+FromSurvivor分区，FromSurvivor和ToSurvivor分区交换；
3、每次交换后存活的对象年龄+1，到达15，升级为老年代，大对象会直接进入老年代；
4、老年代中当空间到达一定占比，会触发全局回收，老年代一般采取标记-清除算法；