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Java面试题进阶(七)-jvm篇

1. 说一下 JVM 的主要组成部分?及其作用?

类加载器(ClassLoader)

运行时数据区(Runtime Data Area)

执行引擎(Execution Engine)

本地库接口(Native Interface)

组件的作用: 首先通过类加载器(ClassLoader)会把 Java 代码转换成字节码,运行时数据区(Runtime Data Area)再把字节码加载到内存中,而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范,并不能直接交个底层操作系统去执行,因此需要特定的命令解析器执行引擎(Execution Engine),将字节码翻译成底层系统指令,再交由 CPU 去执行,而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口(Native Interface)来实现整个程序的功能。

2. 说一下 JVM 运行时数据区?

不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同,但都会遵从 Java 虚拟机规范, Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分:

程序计数器(Program Counter Register):当前线程所执行的字节码的行号指示器,字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值,来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能,都需要依赖这个计数器来完成;

Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks):用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息;

本地方法栈(Native Method Stack):与虚拟机栈的作用是一样的,只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的,而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的;

Java 堆(Java Heap):Java 虚拟机中内存最大的一块,是被所有线程共享的,几乎所有的对象实例都在这里分配内存;

方法区(Methed Area):用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

3. 说一下堆栈的区别?

功能方面:堆是用来存放对象的,栈是用来执行程序的。

共享性:堆是线程共享的,栈是线程私有的。

空间大小:堆大小远远大于栈。

4. 队列和栈是什么?有什么区别?

队列和栈都是被用来预存储数据的。

队列允许先进先出检索元素,但也有例外的情况,Deque 接口允许从两端检索元素。

栈和队列很相似,但它运行对元素进行后进先出进行检索。

5. 什么是双亲委派模型?

在介绍双亲委派模型之前先说下类加载器。对于任意一个类,都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立在 JVM 中的唯一性,每一个类加载器,都有一个独立的类名称空间。类加载器就是根据指定全限定名称将 class 文件加载到 JVM 内存,然后再转化为 class 对象。

类加载器分类:

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader),是虚拟机自身的一部分,用来加载Java_HOME/lib/目录中的,或者被 -Xbootclasspath 参数所指定的路径中并且被虚拟机识别的类库;

其他类加载器:

扩展类加载器(Extension ClassLoader):负责加载\lib\ext目录或Java. ext. dirs系统变量指定的路径中的所有类库;

应用程序类加载器(Application ClassLoader)。负责加载用户类路径(classpath)上的指定类库,我们可以直接使用这个类加载器。一般情况,如果我们没有自定义类加载器默认就是用这个加载器。

双亲委派模型:如果一个类加载器收到了类加载的请求,它首先不会自己去加载这个类,而是把这个请求委派给父类加载器去完成,每一层的类加载器都是如此,这样所有的加载请求都会被传送到顶层的启动类加载器中,只有当父加载无法完成加载请求(它的搜索范围中没找到所需的类)时,子加载器才会尝试去加载类。

6. 说一下类装载的执行过程?

类装载分为以下 5 个步骤:

加载:根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入;

检查:检查加载的 class 文件的正确性;

准备:给类中的静态变量分配内存空间;

解析:虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示,而在直接引用直接指向内存中的地址;

初始化:对静态变量和静态代码块执行初始化工作。

7. 怎么判断对象是否可以被回收?

一般有两种方法来判断:

引用计数器:为每个对象创建一个引用计数,有对象引用时计数器 +1,引用被释放时计数 -1,当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题;

可达性分析:从 GC Roots 开始向下搜索,搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时,则证明此对象是可以被回收的。

8. Java 中都有哪些引用类型?

强引用:发生 gc 的时候不会被回收。

软引用:有用但不是必须的对象,在发生内存溢出之前会被回收。

弱引用:有用但不是必须的对象,在下一次GC时会被回收。

虚引用(幽灵引用/幻影引用):无法通过虚引用获得对象,用 PhantomReference 实现虚引用,虚引用的用途是在 gc 时返回一个通知。

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