飞越面试官（三）--JVM

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    JVM，全称Java Virtual Machine，作为执行Java程序的容器，几乎代理了Java内存与服务器内存的交互，可以说是程序拥有自己专属的内存的一样，这样方便了Java程序在各个操作系统上运行，因为各个系统安装了JVM即可。有意思的是，现在使用JVM的不止Java，也有其他语言可以运行在这之上。



    第一道常规问题几乎就是，说下JVM里面有什么？就是堆、方法区/元空间/直接内存，不同JDK版本这个不同，然后线程私有的就是程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。问过JVM里面哪个部位不会发生OOM，其实就是程序计数器不会发生，它的作用也是保存下条指令、分支，循环，跳转、异常处理，线程恢复的位置。创建对象占用的内存就是通过堆来分配的，包括对象和数组的创建，同时也是垃圾收集器的管理区域，而且JDK7之后也把字符串常量池放到了这里来。线程私有的虚拟机栈和本地方法栈则各自保存执行方法和native方法中局部变量，操作数栈，动态链接，方法出入口信息。



    堆里面产生的对象越来越多肯定是不行的，到了一定程度的时候就需要进行垃圾回收。堆里面垃圾回收区域分为eden、from survivor、to survivor，或者说S0和S1、还有old老年区。这里是一个分代回收的方式，为对象分配内存会在eden区进行，当eden区大到装不下的时候，就会发生一次minor gc，将eden区域中还能活的对象内存复制到S0，下一次再gc的时候，会将eden和S0的存活对象复制到S1，再下次就是将eden和S1的存活对象复制到S0，周而复始，当复制次数超过默认的15次的时候，就会进行old老年区，此外大对象是直接进入老年区的。当老年区也达到一定大小的时候，会发生full gc。full gc要比minor gc慢很多，所以要尽量减少full gc，例如老年区设置大一点。也有建议是full gc之前进行一次minor gc，因为老年区对象中有很多引用来自年轻代，一次minor gc可以整理一下，从而高效执行full gc。



    如何判断一个对象是可以回收的呢？第一个引用计数法，就是多了一个引用就加一，少了一个引用就减一，零的时候就是没有引用了，但是这样如果两个对象互相引用，那么就永远不能回收了。第二个可达性分析法，一些虚拟机栈中引用的对象、方法区类静态属性引用的对象-方法区常量池引用的对象、本地方法栈JNI引用的对象作为一个根节点，查出它们引用的对象，构造出它们的引用树，不在这些树上的对象就可以回收了。



    知道哪些垃圾收集器吗？收集器是围绕复制、标记-清除、标记-整理这几个算法展开的。像新生代的垃圾收集器就有serial单线程回收、ParNew多线程回收，Parallel Scavenge注重吞吐量的并发垃圾回收。老年代垃圾回收有serial old、Parallel old、CMS并发标记清除，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，基本实现垃圾回收和用户线程同时工作，整堆收集器有G1，一个维护了回收优先级列表的收集器，面向服务器的。



  有没有过JVM调优经历呢？肯定有的，一般而言，项目上线后，堆大小是不完全确定的，需要调整，使用参数-Xms初始化堆大小和-Xmx堆最大多少，很多配置是这两个参数保持一样，建议是物理内存的二分之一和三分之一，-Xmn则是设置年轻代的大小，像之前上线了一个项目因为忙着服务器前前后后的软件安装，没有考虑这些参数，后面查看GC的情况时，发现minor gc和full gc次数不少，再查看堆分区大小的设置，的确默认的都比较小，是导致频繁gc的根源，接着修改为物理内存的二分之一，就没有再发生gc了，这个情况或许还能把堆调小一点。-XX：NewRatio是设置新生代和老年代的比例，-XX：SurvivorRatio则是设置eden和surivior的比例。-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError则可以保存发生OOM时的实际数据。对于设置什么样的收集器，则应该查看文档来设置。



   怎么看查看应用的JVM信息？首先使用JPS命令，得到应用的PID，就可以用jinfo -flag PID查看参数设置情况，使用jmap -heap PID查看分代配置情况，使用jstat -gcutil PID则可以查看gc发生的统计信息。



   在编程的时候，会见到每个对象都有finalize()方法，调用它意味着什么？可达性分析中，分析出对象可以回收，如果类有覆盖finalize方***放到一个F-Queue中，虚拟机触发一个线程去执行，但不会承诺一直等待它运行完避免死锁从而内存回收系统崩溃，GC对处于F-Queue中的对象进行第二次被标记，这时该对象将会被移除“即将回收”集合，等待回收。



    其实JVM分配内存，涉及到了对象的创建过程，对象创建的过程包括类加载检查、分配内存、初始化零值、设置对象头、执行init方法。类加载检查就是检查这个类信息有没有加载到方法区或者元空间中，设置对象头则是一些hascode、gc分代年龄等。其中分配内存涉及到在堆上面寻找空闲空间，方式有"指针碰撞"和"空闲列表"，指针碰撞是维护一个指针，指向空闲和非空闲区域，对象需要多少内存则可以通过滑动指针类分配。空闲列表则是维护一个记录空闲位置的列表，需要多大的内存在列表上一查就清楚了。采用哪种方式取决于内存是否规整。分配内存也涉及并发线程安全问题，解决办法是在eden区上划分很多的TLAB小区，分配内存在TLAB上分配各不打扰，如果TLAB分配不下或都要用完了，则走CAS解决冲突分配内存。

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