2022年最新面试JVM面试追魂夺命17问，教科书级回答

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前言

面试过程中不免被问到 JVM 相关知识，总结了JVM一些经典面试题，分享出我自己的解题思路，希望对大家有帮助，有哪里你觉得不正确的话，欢迎指出，后续有空会更新。

想跳槽涨薪，面试怎么能少了他呢。

1.JVM的运行时数据区有哪些？

运行时数据区的定义：Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数 据区域。
根据 JVM规范，标准的JVM运⾏时数据区包括以下部分：

• 程序计数器
• Java虚拟机栈
• 本地方法栈
• 堆内存
• 方法区
• 运行时常量池 具体的JVM实现可根据实际情况进行优化或者合并，满足规范的要求即可。 比如：Hotspot JVM就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一的进行了实现。

2.什么是堆内存？堆内存包含哪些部分？

堆是 JVM 上最⼤的内存区域，我们申请的几乎所有的对象，都是在这里存储的。
以Hotspot为例，堆空间为了方便GC模块进行对象分配和回收，可以把堆空间进行以下划分：

• 新生代(Eden+s0+s1)
• 老年代

3.什么是内存溢出？

内存溢出（OOM- Out Of Memory）是指JVM可用内存不足。
JVM运行需要使用的内存超出最大可用值，会导致JVM出现异常。 常见的OOM有以下几种。

• 栈溢出
• 堆溢出
• 方法区溢出
• 本机直接内存溢出

4.什么是内存泄漏？与内存溢出有什么关系？

内存泄漏（Memory Leak）是指本来无用的对象却继续占用内存，没有再恰当的时机释放占用的内存。 不使用的内存，却没有被释放，这个就叫做内存泄漏。

比较典型的场景是： 每一个请求进来，或者每一次操作处理，都分配了内存，却有一部分不能回收（或
未释放），那么随着处理的请求越来越多，内存泄漏也就越来越严重。

与内存溢出的关系！

如果存在严重的内存泄漏问题，随着时间的推移，则必然会引起内存溢出。
内存泄漏一般是资源管理问题和程序BUG，内存溢出则是内存空间不足和内存泄漏的最终结果。

5.你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点。

几种垃圾收集器：

• Serial收集器： 单线程的收集器，收集垃圾时，必须stop the world，使用复制算法。
• ParNew收集器： Serial收集器的多线程版本，也需要stop the world，复制算法。
• Parallel Scavenge收集器： 新生代收集器，复制算法的收集器，并发的多线程收集器，目标是达到一个可控的吞吐量。如果虚拟机总共运行100分钟，其中垃圾花掉1分钟，吞吐量就是99%。
• Serial Old收集器： 是Serial收集器的老年代版本，单线程收集器，使用标记整理算法。
• Parallel Old收集器： 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程，标记-整理算法。
• CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器： 是一种以获得最短回收停顿时间为目标的收集器，标记清除算法，运作过程：初始标记，并发标记，重新标记，并发清除，收集结束会产生大量空间碎片。
• G1收集器： 标记整理算法实现，运作流程主要包括以下：初始标记，并发标记，最终标记，筛选标记。不会产生空间碎片，可以精确地控制停顿。

CMS收集器和G1收集器的区别

• CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；
• G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器使用；
• CMS收集器以最小的停顿时间为目标的收集器；
• G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间
• CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片
• G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。

6.常用的JVM启动参数有哪些？

在绝大部分业务场景下，常用的JVM配置参数也就10来个

7.设置堆空间的最大值(-Xmx)应该要考虑哪些因素？

需要根据系统的配置来确定，要给操作系统和JVM其他内存区域(栈、方法区)留下一定的剩余空间。 推荐配置系统或容器里可用内存的 70%~80%最好。

假设物理内存是8G，设置多大堆内存比较合适？
系统有 8G 物理内存，系统自己可能会用掉一点，大概还有 7.5G 可以用。
那么建议配置-Xmx6g (7.5g*0.8=6g)

8.什么是STW？什么是安全点，什么是安全区域？

因为GC过程中，所有应用线程都需要暂停之后才能执行GC，这时候就称为STW，或者叫做GC暂停。

安全点

用户线程暂停，GC线程要开始⼯作，但是要确保用户线程暂停的这行字节码指令是不会导致引用关系的 变化。所以JVM会在字节码指令中，选一些指令，作为“安全点”，比如方法调用、循环跳转、异常跳转 等，一般是这些指令才会产生安全点。

为什么它叫安全点，是这样的，GC时要暂停业务线程，并不是抢占式中断（立马把业务线程中断）而是 主动是中断。

主动式中断是设置一个标志，这个标志是中断标志，各业务线程在运⾏过程中会不停的主动去轮询这个 标志，一旦发现中断标志为True,就会在自己最近的“安全点”上主动中断挂起。

安全区域

为什么需要安全区域？ 要是业务线程都不执行（业务线程处于Sleep或者是Blocked状态），那么程序就没办法进入安全点，对于这种情况，就必须引入安全区域。

安全区域是指能够确保在某一段代码片段之中，引用关系不会发生变化，因此，在这个区域中任意地⽅ 开始垃圾收集都是安全的。我们也可以把安全区城看作被扩展拉伸了的安全点。

当用户线程执⾏到安全区域里面的代码时，首先会标识自己已经进入了安全区域，这段时间里JVM要发 起GC就不必去管这个线程了。 当线程要离开安全区域时，它要JVM是否已经完成了（根节点枚举，或者其他GC 中需要暂停用户线程 的阶段)
1、如果完成了，那线程就当作没事发生过，继续执行。
2、否则它就必须一直等待，直到收到可以离开安全区域的信号为止。

9.如果CPU使用率突然飙升，你会怎么排查？

1、先通过top命令找到消耗cpu很高的进程id(假设是2732)
top 命令是我们在 Linux 下最常用的命令之一，它可以实时显示正在执⾏进程的 CPU 使用率、内存使用率以及系统负载等信息。其中上半部分显示的是系统的统计信息，下半部分显示的是进程的使用率统计信息

2、执行top -p 2732单独监控该进程
3、在第2步的监控界面输入H，获取当前进程下的所有线程信息

4、找到消耗cpu特别高的线程编号（假设是2734）

5、执⾏jstack 2732对当前的进程做dump，输出所有的线程信息
同时将第4步得到的线程十进制编号2734转成16进制（AAE），在堆栈信息里面去找对应线程内容

6、最后解读线程信息，定位具体代码位置

10.判断一个对象应该被回收

1.该对象没有与GC Roots相连

2.该对象没有重写finalize()方法或finalize()已经被执行过则直接回收（第一次标记）、否则将对象加入到F-Queue队列中（优先级很低的队列）在这里finalize()方法被执行，之后进行第二次标记，如果对象仍然应该被GC则GC，否则移除队列。 （在finalize方法中，对象很可能和其他 GC Roots中的某一个对象建立了关联，finalize方法只会被调用一次，且不推荐使用finalize方法）

11.回收方法区

方法区回收价值很低，主要回收废弃的常量和无用的类。

如何判断无用的类：

1.该类所有实例都被回收（Java堆中没有该类的对象）

2.加载该类的ClassLoader已经被回收

3.该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方利用反射访问该类

12.垃圾收集算法

GC最基础的算法有三种： 标记 -清除算法、复制算法、标记-压缩算法，我们常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法。

• 标记 -清除算法，“标记-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一样，算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收掉所有被标记的对象。
• 复制算法，“复制”（Copying）的收集算法，它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
• 标记-压缩算法，标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存
• 分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分为新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。

13.GC日志分析

摘录GC日志一部分（前部分为年轻代gc回收；后部分为full gc回收）：

2016-07-05T10:43:18.093+0800: 25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K), 0.0668480 secs] [Times: user=0.17 sys=0.08, real=0.07 secs] 
2016-07-05T10:43:18.160+0800: 25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)], 0.6763541 secs] [Times: user=1.75 sys=0.02, real=0.68 secs]

通过上面日志分析得出，PSYoungGen、ParOldGen、PSPermGen属于Parallel收集器。其中PSYoungGen表示gc回收前后年轻代的内存变化；ParOldGen表示gc回收前后老年代的内存变化；PSPermGen表示gc回收前后永久区的内存变化。young gc 主要是针对年轻代进行内存回收比较频繁，耗时短；full gc 会对整个堆内存进行回城，耗时长，因此一般尽量减少full gc的次数。

14.调优命令

Sun JDK监控和故障处理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo

• jps，JVM Process Status Tool,显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程。
• jstat，JVM statistics Monitoring是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。
• jmap，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件
• jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是与jmap搭配使用，用来分析jmap生成的dump，jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump的分析结果后，可以在浏览器中查看
• jstack，用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。
• jinfo，JVM Configuration info 这个命令作用是实时查看和调整虚拟机运行参数。

15.调优工具

常用调优工具分为两类,jdk自带监控工具：jconsole和jvisualvm，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)、GChisto。

• jconsole，Java Monitoring and Management Console是从java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台，用于对JVM中内存，线程和类等的监控
• jvisualvm，jdk自带全能工具，可以分析内存快照、线程快照；监控内存变化、GC变化等。
• MAT，Memory Analyzer Tool，一个基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗
• GChisto，一款专业分析gc日志的工具

16.Minor GC与Full GC分别在什么时候发生？

新生代内存不够用时候发生MGC也叫YGC，JVM内存不够的时候发生FGC

17.你知道哪些JVM性能调优

• 设定堆内存大小

-Xmx：堆内存最大限制。

• 设定新生代大小。 新生代不宜太小，否则会有大量对象涌入老年代

-XX:NewSize：新生代大小

-XX:NewRatio 新生代和老生代占比

-XX:SurvivorRatio：伊甸园空间和幸存者空间的占比

• 设定垃圾回收器 年轻代用 -XX:+UseParNewGC 年老代用-XX:+UseConcMarkSweepGC

最后

祝大家工作顺利，升职加薪，面试都能通过，offer拿到手软，早日找到心仪的工作~

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