网页设计与网站建设的热点,wordpress png,王者荣耀官网,百度推广 手机网站1、说一下 JVM 的主要组成部分及其作用#xff1f;
JVM#xff08;Java虚拟机#xff09;是Java程序运行的核心组件#xff0c;它负责将Java字节码翻译成底层操作系统能够执行的指令。JVM由以下几个主要组成部分构成#xff1a; 类加载器#xff08;Class Loader#…1、说一下 JVM 的主要组成部分及其作用
JVMJava虚拟机是Java程序运行的核心组件它负责将Java字节码翻译成底层操作系统能够执行的指令。JVM由以下几个主要组成部分构成 类加载器Class Loader负责将类的字节码加载到内存中并进行验证、准备和解析等操作。类加载器按照一定的搜索规则查找类文件并将其加载到内存中使得程序可以使用这些类。类加载器还支持类的动态加载和卸载。 执行引擎Execution Engine负责执行加载到内存中的字节码指令。执行引擎可以逐行解释执行字节码也可以将字节码编译成本地机器码再执行。常见的执行引擎有解释器和即时编译器Just-In-Time CompilerJIT。 运行时数据区Runtime Data Area是JVM在运行过程中管理数据的区域包括方法区、堆、栈、程序计数器和本地方法栈等。其中 方法区Method Area用于存储类的结构信息、常量池、静态变量等。堆Heap用于存储对象实例和数组等动态分配的内存。栈Stack用于存储线程执行方法时的局部变量、操作数栈、方法出口等。程序计数器Program Counter用于记录线程当前执行的字节码指令位置。本地方法栈Native Method Stack用于支持Java以外的语言调用。 垃圾收集器Garbage Collector负责自动管理和回收堆内存中不再使用的对象。垃圾收集器通过识别不可达对象并释放它们的内存空间从而防止内存泄漏和提高系统性能。 JIT编译器Just-In-Time CompilerJIT编译器将热点代码经常执行的代码块从解释器转换为本地机器码以提高程序的执行效率。JIT编译器可以根据程序的实际执行情况进行优化使得程序在运行过程中逐渐变得更快。
这些组成部分共同协作使得Java程序能够跨平台运行并提供了内存管理、安全性、性能优化等功能使Java成为一种广泛应用的编程语言。
其实可以一句话来解释类的加载指的是将类的.class文件中的二进制数据读入 到内存中将其放在运行时数据区的方法区内然后在堆区创建一个 java.lang.Class对象用来封装类在方法区内的数据结构。
2、说一下 JVM 运行时数据区
JVMJava虚拟机的运行时数据区是指在JVM运行过程中用来存储数据的不同区域每个区域都有特定的作用和存储内容。以下是JVM主要的运行时数据区及其作用 方法区Method Area用于存储类的结构信息、常量池、静态变量等。每个类对应一个Class对象Class对象包含了类的结构信息如字段、方法、父类、接口等。方法区是线程共享的区域。 堆Heap用于存储对象实例和数组等动态分配的内存。所有线程共享堆内存。堆内存可以通过-Xms和-Xmx参数来指定初始大小和最大大小。 栈Stack每个线程在执行方法时会创建一个栈帧栈帧包含了局部变量表、操作数栈、方法出口等信息。栈内存用于存储方法的局部变量、方法参数、中间计算结果等。栈内存大小可以通过-Xss参数来指定。 程序计数器Program Counter记录当前线程执行的字节码指令位置是线程私有的数据区域。当线程执行Java方法时程序计数器指向下一条将要执行的指令地址。 本地方法栈Native Method Stack用于支持Java调用本地方法Native Method即使用JNIJava Native Interface调用其他编程语言编写的库。本地方法栈与Java虚拟机栈类似区别在于本地方法栈执行的是本地方法。
这些运行时数据区域共同组成了JVM的内存模型负责管理程序运行时所需的数据。合理管理这些区域的内存分配和释放对于程序的性能和稳定性具有重要影响。
3、深拷贝和浅拷贝
深拷贝和浅拷贝是编程中处理对象复制操作时经常遇到的概念特别是在使用引用数据类型如对象和数组时。
浅拷贝Shallow Copy
浅拷贝指的是复制一个对象的时候仅仅复制对象本身及其包含的引用但不复制引用指向的对象本身。在浅拷贝操作中如果对象的属性是基本数据类型如字符串、数字、布尔值等则直接复制这些属性的值如果属性是引用数据类型如对象、数组等则复制的是这些引用数据类型的引用也就是说原始对象和浅拷贝对象中的引用类型属性实际上指向同一块内存区域。因此如果原始对象或浅拷贝对象中的一个修改了引用类型的属性另一个也会受到影响。
深拷贝Deep Copy
深拷贝指的是复制一个对象以及这个对象所有的引用指向的对象的复制。在深拷贝操作中无论对象的属性是基本数据类型还是引用数据类型都会复制一份新的出来。对于引用数据类型会递归地创建一个新的对象或数组并将原始对象的引用类型属性的内容复制到新对象中。因此原始对象和深拷贝对象之间完全独立一个对象的修改不会影响另一个对象。
使用场景
浅拷贝通常用于创建一个对象的备份但不需要复制嵌套对象或者嵌套对象不会被修改的情况。深拷贝通常用于需要完全分离原始对象和复制对象的情况特别是在嵌套对象需要被独立修改时。
4、说一下堆栈的区别
堆Heap和栈Stack是在计算机内存管理中常见的两种数据结构它们在用途、分配方式、存储内容以及管理方式等方面有着明显的区别。 用途 堆用于存储动态分配的内存空间主要用于存储对象实例和数组等。栈用于存储方法的局部变量、方法参数、中间计算结果以及方法调用的栈帧等。 分配方式 堆由程序员手动申请和释放内存通常通过new关键字分配堆内存由Java虚拟机的垃圾回收器自动回收不再使用的对象。栈由编译器自动分配和释放内存遵循先进后出的原则方法调用时会在栈上创建一个栈帧方法执行结束时会弹出栈帧。 存储内容 堆存储对象的实例和数组对象在堆上分配内存但实际对象本身可能位于堆上或者栈上。栈存储方法的局部变量、方法参数、中间计算结果等以及方法调用的相关信息。 管理方式 堆由垃圾回收器自动管理内存负责回收不再使用的对象以及内存碎片整理等操作。栈由编译器和运行时系统自动管理保证方法的局部变量等数据的正确分配和释放。
总的来说堆和栈在内存管理中扮演着不同的角色。堆用于存储动态分配的内存主要用于存储对象实例和数组而栈用于存储方法调用的局部变量和方法调用信息。在Java中对象实例通常存储在堆上而方法调用的局部变量等数据则存储在栈上。
5、队列和栈是什么有什么区别
队列Queue和栈Stack是计算机科学中两种常见的数据结构它们在元素存储和访问方面有着明显的区别。 队列Queue 队列是一种先进先出First In First Out, FIFO的数据结构类似于现实生活中排队的概念。在队列中新的元素被添加到队尾而从队列中移除元素时则是从队头开始移除。这样保证了最先进入队列的元素会最先被取出。常见的队列实现包括普通队列、双端队列和优先级队列等。 栈Stack 栈是一种后进先出Last In First Out, LIFO的数据结构类似于现实生活中堆放盘子的概念。在栈中新的元素被压入栈顶而从栈中移除元素时也是从栈顶开始移除。这样保证了最后压入栈的元素会最先被弹出。常见的栈实现包括普通栈和双端栈等。 区别 主要区别在于元素的存储和访问顺序。队列是先进先出的而栈是后进先出的。队列适用于需要按照先后顺序处理元素的场景例如任务调度、消息传递等栈适用于需要反向处理元素的场景例如表达式求值、函数调用等。在实际应用中队列和栈都有各自的优点和用途具体选择取决于所需的数据操作方式和算法需求。
总的来说队列和栈是两种常见的数据结构它们在元素存储和访问顺序上有明显的区别分别适用于不同的应用场景和算法需求。
6、HotSpot虚拟机对象探秘 在HotSpot虚拟机中当遇到一条new指令时会按照以下步骤来处理对象的创建和内存分配过程 检查常量池和类加载 虚拟机首先检查常量池中是否已经加载了相应的类。如果没有加载就需要执行类加载过程包括加载、验证、准备、解析和初始化等步骤。 内存分配 根据Java堆中内存的规整性选择合适的分配方式 如果Java堆内存是绝对规整的可以使用“指针碰撞”方式分配内存即在堆内存中找到合适大小的内存块进行分配。如果Java堆内存不规整就需要从空闲列表中分配内存这种方式称为“空闲列表”方式。 并发处理 在内存分配过程中需要考虑并发情况HotSpot虚拟机提供了两种并发处理方式 CAS同步处理使用Compare and SwapCAS等原子操作来保证多线程并发访问的正确性。Thread Local Allocation BufferTLAB为每个线程在Eden区分配一个本地线程缓冲区避免多线程竞争分配内存时的同步问题。 内存空间初始化 内存空间分配后需要进行初始化操作包括对象头信息、哈希码等的设置。 对象设置 执行必要的对象设置如设置对象的元信息、哈希码等。 执行方法 最后执行对象的构造方法完成对象的初始化。
通过以上步骤HotSpot虚拟机能够有效地处理对象的创建和内存分配过程同时考虑到内存的规整性、并发处理以及对象初始化等方面的问题确保程序的正确性和性能。
7、Java会存在内存泄漏吗请简单描述
Java确实存在内存泄漏的情况。内存泄漏指的是不再被使用的对象或变量一直占据在内存中。尽管Java拥有垃圾回收机制理论上不再被使用的对象会被自动回收但在某些情况下Java程序仍然可能出现内存泄漏。
主要原因包括
1、长生命周期对象持有短生命周期对象的引用当一个长生命周期的对象持有一个短生命周期对象的引用时即使短生命周期对象不再需要它也无法被垃圾回收器回收。例如将一个对象放入全局变量中即使后续不再使用由于全局变量的生命周期很长这个对象也无法被回收。
2、内部类与外部类的引用关系如果一个外部类的实例方法返回了一个内部类的实例对象并且这个内部类对象被长期引用即使外部类实例不再被使用由于内部类持有外部类的实例引用外部类实例也无法被垃圾回收。
3、集合类未正确清理元素在使用集合类如ArrayList时如果仅通过调用remove()方法删除元素而没有将对应的引用设置为null那么这些元素仍然可被访问导致无法被垃圾回收。
4、静态集合类不当使用静态集合类如HashMap、ArrayList等如果被用来存储与生命周期较长的静态变量相关的对象这些对象即使不再需要也难以被回收。
5、资源未关闭未正确关闭的资源如数据库连接、文件流等它们持有的对象也无法被回收。
6、 finalize方法滥用过度依赖对象的finalize()方法来释放资源也可能导致内存泄漏。
总之尽管Java拥有垃圾回收机制但不当的编程习惯仍然可能导致内存泄漏。因此编写代码时需要注意避免长生命周期对象持有短生命周期对象的引用并确保及时清理不再需要的对象。
8、简述Java垃圾回收机制
Java垃圾回收机制是Java虚拟机提供的一种自动内存管理功能用于在运行时动态回收不再被使用的对象占用的内存空间。其核心目标是通过自动管理内存减轻程序员手动管理内存的负担并提高程序的健壮性和稳定性。
Java垃圾回收机制主要具有以下特点
1、自动管理Java虚拟机会自动执行垃圾回收程序员无需手动释放内存。
2、不可预测性垃圾回收的触发时间和执行时间是不可预测的程序员无法精确控制。
3、回收范围垃圾回收主要针对Java堆内存中的对象空间不涉及栈内存、寄存器等。
4、引用计数垃圾回收器会跟踪对象的引用数量当对象引用数量为0时判定为可回收对象。
5、标记-清除主流的垃圾回收算法包括标记-清除、复制、标记-整理等各有优缺点。
6、finalize方法在对象被回收前垃圾回收器会调用对象的finalize方法但该方法并不保证一定会被调用。
7、GC通知程序员可以通过System.gc()来建议垃圾回收器执行垃圾回收但具体是否执行由垃圾回收器决定。
8、性能开销垃圾回收会占用CPU时间影响程序性能因此需要合理配置垃圾回收器参数。
总的来说Java垃圾回收机制极大地简化了内存管理但同时也存在一定的不确定性程序员需要了解其工作原理并采取一些措施来提高垃圾回收的效率。
9、GC是什么为什么要GC
GC是Garbage Collection的缩写中文称为“垃圾回收”。它是编程语言中一种自动内存管理的形式旨在回收不再使用的内存空间以便这些空间可以被重新分配给其他对象使用。
为什么要GC 1、避免内存泄漏如果没有垃圾回收机制程序员需要手动管理内存的分配和释放。这很容易导致内存泄漏即不再需要的内存没有被释放随着程序运行时间的增长内存占用会越来越高。
2、简化内存管理垃圾回收机制使得程序员不必担心内存的分配和释放从而可以将更多的精力集中在业务逻辑的实现上。
3、提高开发效率手动管理内存是一个繁琐且容易出错的过程。垃圾回收机制可以自动完成这一工作提高开发效率。
4、保证程序稳定性内存管理不当可能导致程序崩溃或产生不可预知的行为。垃圾回收机制有助于减少这类问题。
5、适应动态内存需求现代应用程序经常需要动态地创建和销毁对象垃圾回收可以有效地管理这种动态内存需求。
6、优化资源使用垃圾回收器可以根据当前系统的资源使用情况来调整回收策略从而优化内存使用。
7、减少停顿时间虽然垃圾回收会占用CPU时间但现代垃圾回收器设计的目标是尽量减少停顿时间Stop-The-World使得垃圾回收对程序运行的影响降到最低。
垃圾回收机制在大多数现代编程语言中都是不可或缺的部分它使得内存管理更加高效和可靠。然而垃圾回收也带来了一些挑战比如需要选择合适的垃圾回收策略、调整垃圾回收器参数以适应不同的应用场景以及处理垃圾回收可能带来的性能开销。
10、垃圾回收的优点和原理。并考虑2种回收机制
垃圾回收的优点和原理
垃圾回收是自动内存管理的一种形式它的主要目的是自动释放程序不再使用的内存。以下是垃圾回收的一些优点
1、避免内存泄漏垃圾回收可以自动释放不再使用的内存避免手动管理内存时可能出现的内存泄漏问题。
2、简化内存管理程序员无需手动管理内存的分配和释放可以更专注于业务逻辑的实现。
3、提高程序稳定性垃圾回收可以减少因内存管理不当导致的程序崩溃或不可预知行为。
4、适应动态内存需求垃圾回收可以有效地管理程序运行时动态创建和销毁的对象。
垃圾回收的原理主要是通过跟踪对象的引用来判定哪些对象是“活”的哪些是“死”的。当一个对象没有任何“活”的引用时它就被认为是“死”的可以被回收。垃圾回收器会定期执行垃圾回收释放“死”对象的内存空间。
考虑两种常见的垃圾回收机制
标记-清除Mark-Sweep算法 1、标记阶段垃圾回收器会从一组根对象开始标记所有从这些根对象可达的对象。 2、清除阶段垃圾回收器会遍历堆内存标记那些在标记阶段未被标记的对象这些对象被视为垃圾可以被回收。 3、回收阶段垃圾回收器会释放那些被标记为垃圾的对象所占用的内存空间。
复制Copying算法 1、复制阶段垃圾回收器会将活着的对象从当前内存区域复制到一个新的内存区域。 2、清除阶段垃圾回收器会清除当前内存区域释放其内存空间。 3、交换阶段垃圾回收器会将新内存区域设置为当前内存区域并重复使用旧的内存区域。 标记-清除算法的优点是避免了内存的频繁复制适合老年代对象缺点是回收过程中会产生内存碎片。复制算法的优点是可以快速回收并且回收后内存是连续的没有碎片缺点是需要额外的内存来复制对象适合新生代对象。
11、垃圾回收器的基本原理是什么垃圾回收器可以马上回收内存吗有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收
垃圾回收器的基本原理是通过检测和识别不再被程序引用的对象然后释放它们所占用的内存空间以便供程序后续使用。这样可以避免内存泄漏和提高内存利用率。
垃圾回收器不能马上回收内存。它会周期性地或者在系统空闲时执行垃圾回收操作。具体的回收时机由虚拟机决定一般会受到当前系统资源的影响和垃圾回收算法的选择。
主动通知虚拟机进行垃圾回收的方式包括
System.gc()方法通过调用System.gc()方法程序可以建议虚拟机执行垃圾回收操作但并不能强制要求。Runtime.getRuntime().gc()方法同样地通过调用Runtime.getRuntime().gc()方法也可以建议虚拟机执行垃圾回收操作。
需要注意的是虚拟机并不一定会立即响应这些垃圾回收的建议而是根据自身的策略和当前的系统资源情况来决定是否执行垃圾回收操作。
12、Java 中都有哪些引用类型
在Java中主要有四种引用类型它们分别是 强引用Strong Reference强引用是最常见的引用类型。当一个对象被强引用关联时它不会被垃圾回收器回收即使系统内存不足时也不会被回收。例如Object obj new Object(); 软引用Soft Reference软引用用来描述一些还有用但非必需的对象。在系统将要发生内存溢出之前这些对象会被回收。软引用可以通过java.lang.ref.SoftReference类来实现。 弱引用Weak Reference弱引用是用来描述非必需对象的引用。如果一个对象只被弱引用关联那么它在下一次垃圾回收时就会被回收。弱引用可以通过java.lang.ref.WeakReference类来实现。 虚引用Phantom Reference虚引用是最弱的一种引用类型。一个对象如果只被虚引用关联那么它在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用可以通过java.lang.ref.PhantomReference类来实现。
这些引用类型在Java中提供了灵活的内存管理方式使得开发人员可以更好地控制对象的生命周期和内存占用。
13、怎么判断对象是否可以被回收
在Java中判断一个对象是否可以被回收主要依赖于垃圾回收器使用的可达性分析算法。以下是一些常见的可达性分析算法
1、引用计数算法
每个对象都有一个引用计数器用于记录该对象被引用的次数。当一个对象被创建并初始化时其引用计数为1。当有一个新的引用指向该对象时引用计数加1。当一个引用失效时例如一个局部变量离开了作用域引用计数减1。当对象的引用计数变为0时表示该对象不再被任何其他对象或变量所引用因此可以被垃圾回收器回收。
GC Root可达性分析算法
这是根搜索算法的一种扩展不仅考虑直接从根对象可达的对象还考虑那些通过一系列引用链可达的对象。垃圾回收器会定义一系列的“GC Roots”包括但不限于根对象并递归地遍历这些GC Roots标记所有可达的对象。不可达的对象将被视为垃圾可以被垃圾回收器回收。在Java中垃圾回收器会定期执行这些算法来判断哪些对象是“活”的哪些是“死”的。当一个对象被判定为“死”时它就可以被垃圾回收器回收从而释放其占用的内存空间。
14、在Java中对象什么时候可以被垃圾回收
在Java中对象可以被垃圾回收的条件是它不再被任何“活”的线程或“活”的GC Roots所引用。以下是一些常见的条件当满足这些条件时对象就可以被垃圾回收
1、对象引用计数为0在引用计数算法中当对象的引用计数变为0时表示没有任何“活”的对象或变量引用该对象因此可以被垃圾回收。
2、对象不可达在根搜索算法中当对象从GC Roots不可达时表示没有任何“活”的线程或GC Roots引用该对象因此可以被垃圾回收。
3、对象被显式设置为null当对象的最后一个引用被显式设置为null时该对象就不再被引用可以被垃圾回收。
4、对象生命周期结束当对象的生命周期结束时例如一个局部变量离开了作用域它所引用的对象就不再被引用可以被垃圾回收。
5、对象所在类被卸载当一个类被卸载时该类的所有实例对象都会被垃圾回收。
6、对象所在线程结束当一个线程结束时该线程栈中的对象都会被垃圾回收。
7、显式调用System.gc()虽然这只是一个建议垃圾回收器可能会在调用System.gc()后执行垃圾回收但不保证一定会回收对象。
需要注意的是垃圾回收是Java虚拟机的一项自动管理功能程序员无法精确控制垃圾回收的时机。垃圾回收器会根据一定的策略和算法在适当的时机自动执行垃圾回收。
15、JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗
在Java虚拟机JVM中永久代PermGen是方法区的一种实现用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。在Java 8之前永久代是JVM内存结构的一部分而在Java 8及以后的版本中永久代被元数据区Metaspace所取代直接使用本地内存Native Memory。
对于Java 8及以后的版本垃圾回收不会发生在元数据区因为它是直接使用本地内存的。当元数据区满了或者超过了临界值时会触发完全垃圾回收Full GC但这主要是为了清理堆内存中的对象而元数据区的清理则由元数据区的内存管理机制来处理。
对于Java 8之前的版本永久代中的垃圾回收主要回收两部分内容
1、常量池中废弃的常量如果常量池中的常量没有被任何地方引用那么它可以被垃圾回收。
2、不再使用的类型类判断一个类是否不再被使用需要同时满足以下三个条件
该类的所有实例都已经被回收即堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。加载该类的类加载器已经被回收这个条件通常是很难达到的。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通过反射访问该类的方法。
16、说一下 JVM 有哪些垃圾回收算法
JVM 中主要的垃圾回收算法包括以下几种
1、标记-清除Mark-Sweep算法 标记阶段标记所有活动的对象。 清除阶段回收未被标记的对象所占用的空间。 优点实现简单不需要额外的内存空间。 缺点会产生内存碎片可能导致后续分配大对象时出现问题。
2、复制Copying算法 将内存分为两块每次只使用其中一块。 在垃圾回收时将活动的对象复制到另一块内存区域然后清理掉旧的内存区域。 优点没有内存碎片回收速度快。 缺点内存利用率低需要额外的内存空间。
3、标记-整理Mark-Compact算法 标记阶段标记所有活动的对象。 整理阶段将所有活动的对象移动到内存的一端然后清理掉边界以外的内存。 优点没有内存碎片。 缺点需要移动对象回收速度较慢。
4、分代收集算法 根据对象的生命周期将内存划分为不同的区域如新生代和老年代。 新生代使用复制算法老年代使用标记-整理或标记-清除算法。 优点可以提高垃圾回收的效率。
17、说一下 JVM 有哪些垃圾回收器
Java虚拟机JVM中常见的垃圾回收器包括以下几种
1、串行垃圾回收器Serial GC 新生代使用标记-复制mark-copy算法。 老年代使用标记-清除-整理mark-sweep-compact算法。 优点简单高效停顿时间短。 缺点在垃圾回收时会暂停其他所有工作线程Stop-The-World。
2、并行垃圾回收器Parallel GC 新生代使用标记-复制mark-copy算法。 老年代使用标记-清除-整理mark-sweep-compact算法。 优点在多核CPU环境下可以充分利用多个CPU并行处理垃圾回收提高应用程序的吞吐量。 缺点在垃圾回收时会暂停其他所有工作线程Stop-The-World。
3、并发标记清除垃圾回收器CMS GC 老年代使用标记-清除mark-sweep算法。 优点在垃圾回收时允许应用程序的线程与垃圾回收线程并发执行减少应用程序的停顿时间。 缺点因为并发执行垃圾回收的总体吞吐量会降低同时会产生内存碎片。
4、G1Garbage-First垃圾回收器 使用标记-清除-整理mark-sweep-compact算法。 优点可以预测停顿时间适合要求低延迟的大堆内存应用同时避免内存碎片。 缺点因为要跟踪每个区域的垃圾回收价值所以其内部数据结构比其他回收器复杂性能开销较大。
5、ZGCZ Garbage Collector 使用标记-整理mark-compact算法。 优点低延迟高并发适合多核心机器停顿时间不会随着堆内存的增加而增加。 缺点目前还在持续优化中可能会影响应用程序的性能。
18、详细介绍一下 CMS 垃圾回收器
CMSConcurrent Mark Sweep垃圾回收器是Java虚拟机JVM中的一种垃圾回收器主要用于回收老年代Tenured Generation的内存。CMS垃圾回收器的设计目标是减少应用程序的停顿时间特别是在多线程应用程序中。以下是对CMS垃圾回收器的详细介绍
工作原理 CMS垃圾回收器使用标记-清除Mark-Sweep算法该算法包括以下几个主要阶段
1、初始标记Initial Mark 这个阶段会暂停所有的用户线程Stop-The-World事件。 CMS垃圾回收器会标记所有从GC Roots直接可达的对象。
2、并发标记Concurrent Mark 在这个阶段CMS垃圾回收器与应用程序线程并发执行。 它会标记所有从GC Roots间接可达的对象。
3、预清理Preclean 这个阶段也是并发执行的它会尝试处理在并发标记阶段因为应用程序线程运行而发生变化的对象。
4、可终止的预清理Concurrent Preclean 这个阶段同样是并发执行的它会再次尝试处理在并发标记和预清理阶段因为应用程序线程运行而发生变化的对象。 这个阶段可能会重复多次直到满足某些终止条件。
5、重新标记Final Remark 这个阶段会再次暂停所有的用户线程Stop-The-World事件。 CMS垃圾回收器会重新扫描应用程序的根集合并标记在并发标记阶段发生变化的对象。
6、并发清除Concurrent Sweep 在这个阶段CMS垃圾回收器与应用程序线程并发执行清除所有未被标记为活动的对象。
优点 1、低停顿时间CMS垃圾回收器在并发标记和并发清除阶段与应用程序线程同时运行减少了应用程序的停顿时间。
2、适用于多线程应用程序CMS垃圾回收器适用于对响应时间要求较高的多线程应用程序如Web服务器。
缺点 1、垃圾回收吞吐量较低由于CMS垃圾回收器需要与应用程序线程并发执行这可能会降低应用程序的总体吞吐量。 2、内存碎片标记-清除算法不移动对象可能导致内存碎片化这可能会影响后续的内存分配。 3、浮动垃圾在并发清除阶段应用程序可能会产生新的垃圾这些垃圾只能在后续的垃圾回收周期中被清除。
JVM参数 要启用CMS垃圾回收器可以使用以下JVM参数
-XX:UseConcMarkSweepGC
此外还可以通过其他参数来调整CMS垃圾回收器的行为例如设置堆内存大小、触发垃圾回收的阈值等。
注意事项 CMS垃圾回收器不适用于新生代Young Generation的内存回收它通常与ParNew垃圾回收器一种新生代垃圾回收器一起使用。 从Java 9开始CMS垃圾回收器被标记为“deprecated”并在Java 14中被完全移除取而代之的是G1垃圾回收器。 CMS垃圾回收器在Java 8及之前的版本中是一种流行的垃圾回收器选择尤其适用于需要低延迟的应用程序。然而随着G1和ZGC等更先进的垃圾回收器的出现CMS垃圾回收器的使用已经逐渐减少。
19、新生代垃圾回收器和老年代垃圾回收器都有哪些有什么区别
新生代和老年代垃圾回收器在Java虚拟机中各有不同的实现它们在对象生命周期、垃圾回收策略等方面存在一些区别
新生代垃圾回收器
1、Serial GC单线程执行使用复制算法适用于单核CPU环境简单高效但会暂停其他线程。
2、ParNew GCSerial GC的多线程版本适用于多核CPU环境同样使用复制算法但暂停时间可能更长。
3、Parallel GC与ParNew类似适用于多核CPU环境使用复制算法提供更高的吞吐量但也会暂停其他线程。
老年代垃圾回收器
1、Serial Old GCSerial GC的老年代版本单线程执行使用标记-整理算法。
2、Parallel Old GCParallel GC的老年代版本多线程执行使用标记-整理算法适用于多核CPU环境提供高吞吐量。
3、Concurrent Mark Sweep (CMS) GC以最短回收停顿时间为目标使用标记-清除算法回收老年代对象但可能会产生内存碎片。
4、Garbage-First (G1) GC将堆内存分割为多个大小相等的独立区域根据各个区域垃圾回收的价值和成本进行优先级排序旨在提供可控的停顿时间。
区别
对象生命周期新生代中的对象一般存活时间较短而老年代中的对象存活时间较长。
垃圾回收算法新生代垃圾回收器通常采用复制算法而老年代垃圾回收器采用标记-整理或标记-清除算法。
停顿时间新生代垃圾回收器的停顿时间较短而老年代垃圾回收器的停顿时间较长。
内存碎片新生代垃圾回收器由于采用复制算法不会产生内存碎片而老年代垃圾回收器可能产生内存碎片。
回收频率新生代垃圾回收器通常更频繁地进行垃圾回收而老年代垃圾回收器的回收频率较低。
20、简述分代垃圾回收器是怎么工作的
分代垃圾回收器是基于这样一个观察不同的对象有不同的生命周期因此可以将对象根据其生命周期分成不同的代然后对每一代使用最合适的垃圾回收策略。以下是对分代垃圾回收器工作原理的简要概述
对象分类在Java堆内存中对象被分为三个代新生代Young Generation、老年代Old Generation和永久代Permanent GenerationJava 8之前或元数据区MetaspaceJava 8及以后。新生代中的对象生命周期较短而老年代中的对象生命周期较长。
新生代垃圾回收新生代垃圾回收器如Serial GC、ParNew GC、Parallel GC通常使用复制算法。新生代被进一步划分为一个或多个Eden区和两个Survivor区From和To。新创建的对象首先在Eden区分配。当Eden区满时进行Minor GC将Eden区和From区中存活的对象复制到To区然后清空Eden区和From区。To区和From区互换角色。经过多次Minor GC后仍然存活的对象会被晋升到老年代。
老年代垃圾回收老年代垃圾回收器如Serial Old GC、Parallel Old GC、CMS GC、G1 GC通常使用标记-清除或标记-整理算法。当老年代的空间不足以分配新对象时进行Major GC也称为Full GC标记所有存活的对象然后清除未被标记的对象。在某些情况下为了减少内存碎片会进行标记-整理将所有存活的对象移动到老年代的一端。
永久代/元数据区垃圾回收永久代Java 8之前或元数据区Java 8及以后用于存储类信息、常量池等数据。这部分区域的垃圾回收通常与老年代的垃圾回收一起发生主要是清理不再使用的类信息和常量池。
分代垃圾回收器通过将对象按生命周期分类并对每一代使用最适合的垃圾回收策略从而提高了垃圾回收的效率和性能。新生代的Minor GC通常比老年代的Major GC更频繁但停顿时间更短。
注意元数据区的垃圾回收
在Java 8及以后的版本中永久代Permanent Generation被元数据区Metaspace所取代。元数据区直接使用本地内存Native Memory而不是Java堆内存。它的主要作用是存储类的元数据包括类信息、常量池、方法信息等。
关于元数据区的垃圾回收有以下几点需要注意
类卸载当类的Class对象不再被引用并且满足一定的卸载条件时如类的所有实例都已被回收类加载器也被回收且没有任何地方通过反射访问该类的方法该类的元数据可以被卸载从而释放元数据区中的内存。
常量池清理类似于类卸载当常量池中的常量不再被任何地方引用时它们也可以被清理掉。
元数据区内存管理与Java堆内存不同元数据区不使用传统的垃圾回收算法如标记-清除或复制算法。相反它依赖于内部的内存管理机制来处理类的卸载和常量池的清理。
Full GC影响当发生Full GC时虽然主要是为了清理堆内存中的对象但也会影响到元数据区。Full GC会触发元数据区的清理工作例如卸载不再使用的类。
参数控制元数据区的最大和最小大小可以通过JVM参数来控制例如-XX:MaxMetaspaceSize和-XX:CompressedClassSpaceSize。
综上所述元数据区确实会发生垃圾回收但它是通过类卸载和常量池清理的方式来进行的而不是使用传统的堆内存垃圾回收算法。
21、简述java内存分配与回收策略以及Minor GC和Major GC
Java内存分配与回收策略主要包括堆内存的划分、对象的内存分配和垃圾回收算法。Java将内存划分为堆内存Heap和方法区Method Area其中堆内存用于存储对象实例而方法区用于存储类的结构信息、静态变量、常量池等。
在堆内存中通常将其划分为年轻代Young Generation、老年代Old Generation和永久代在Java 8之前的版本中存在。对象首先被分配到年轻代的Eden区经过一段时间的存活后会被移到幸存者区Survivor Space。在经过多次垃圾回收后仍然存活的对象会被晋升到老年代。
Java的垃圾回收主要通过Minor GC和Major GC来完成内存回收。 Minor GC也称为新生代GC指的是对年轻代包括Eden区和幸存者区的垃圾回收。在Minor GC中会清理年轻代中的无用对象发生频率比较高。通常采用复制算法进行垃圾回收即将存活对象复制到幸存者区清理Eden区和幸存者区中的无用对象。 Major GC也称为老年代GC指的是对老年代的垃圾回收。在Major GC中会清理老年代中的无用对象发生频率相对较低。通常采用标记-清除或标记-整理算法进行垃圾回收以清理老年代中较大的对象。
通过这种分代的内存管理和垃圾回收策略Java可以更高效地管理内存减少内存碎片化问题并提高垃圾回收的性能。同时Java虚拟机还提供了不同的垃圾收集器如Serial GC、Parallel GC、CMS GC、G1 GC等可以根据应用场景和需求选择合适的垃圾收集器来优化性能。
22、简述java类加载机制?
Java类加载机制是指在程序运行过程中将类的字节码文件加载到内存中并转换为运行时数据结构的过程。Java类加载机制主要包括以下几个步骤 加载Loading加载是指通过类加载器将类的字节码文件加载到内存中。在加载阶段类加载器会根据类的全限定名fully qualified name查找类文件并读取其二进制数据流。 验证Verification验证阶段对加载的类进行验证确保其符合Java虚拟机规范和安全规范以防止恶意代码的执行。 准备Preparation准备阶段是为类的静态变量分配内存并设置默认初始值零值这些变量会在类加载的初始化阶段被显式赋值。 解析Resolution解析阶段是将类、接口、字段和方法的符号引用解析为直接引用的过程以便于后续的访问和使用。 初始化Initialization初始化阶段是类加载过程的最后一步会执行类构造器()方法对类的静态变量进行显示赋值等操作。
需要注意的是类加载过程中的验证、准备和解析并不是必需的而是根据需要来执行的。此外Java类加载机制采用双亲委派模型即除了启动类加载器Bootstrap ClassLoader外每个类加载器在加载类时都会先委托给其父类加载器进行加载只有在父类加载器无法加载时才由子类加载器自行加载。
通过类加载机制Java实现了动态加载和运行时多态性使得程序可以根据需要动态加载类并在运行时适应不同的环境和需求。
23、描述一下JVM加载Class文件的原理机制
JVM加载Class文件的原理机制如下
1、类加载器ClassLoaderJVM使用类加载器来加载Class文件。类加载器本身也是一个类它的主要职责是将Class文件从文件系统或网络等位置加载到JVM内存中。
2、加载过程当程序首次使用一个类时类加载器会进行加载。加载过程包括读取Class文件并解析将其转换为JVM能够识别的数据结构然后将这些数据结构存放在方法区Method Area中。
3、连接过程连接过程包括验证、准备和解析可选。
验证确保Class文件的字节流符合JVM规范没有安全方面的问题。 准备为类变量分配内存并设置默认初始值。 解析将类、接口、字段和方法的符号引用转换为直接引用。
4、初始化初始化阶段是执行类构造器()方法的过程该方法是由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块中的语句合并产生的。这个阶段会执行静态变量赋值和静态代码块。
5、使用当初始化完成后Class对象可以被用来创建实例、调用方法等。
6、卸载当Class对象不再被引用即无法在任何地方通过反射访问该类的方法并且满足一定的卸载条件时如类的所有实例都已被回收类加载器也被回收该类的Class对象和元数据会被卸载从而释放方法区中的内存。
类加载器层次结构Java中的类加载器有三个分别是Bootstrap Loader、ExtClassLoader和AppClassLoader。它们各自负责不同类型的类的加载
Bootstrap Loader负责加载JDK的核心库如rt.jar。 ExtClassLoader负责加载JDK的扩展库如jre/lib/ext目录下的库。 AppClassLoader负责加载应用程序自身的类路径Classpath下的类库。
委托机制当类加载器需要加载一个类时它会首先委托给其父类加载器进行加载。只有当父类加载器无法加载该类时才由自己来加载。 通过以上机制JVM能够动态地加载和卸载类实现了Java程序的运行时灵活性。
24、什么是类加载器类加载器有哪些?
类加载器ClassLoader是Java虚拟机JVM的一个重要组成部分负责将类的字节码文件加载到内存中并生成对应的Class对象。类加载器通过将类的字节码文件转换为运行时的Java类并在程序运行时动态加载和链接类实现了Java的动态性和灵活性。
在Java中类加载器主要分为以下几种类型 启动类加载器Bootstrap ClassLoader负责加载Java核心类库如rt.jar是JVM的一部分并不继承自java.lang.ClassLoader类。 扩展类加载器Extension ClassLoader负责加载Java的扩展类库如jre/lib/ext目录下的jar包。 应用程序类加载器Application ClassLoader也称为系统类加载器负责加载应用程序类路径Classpath上指定的类库。 自定义类加载器Custom ClassLoader开发者可以根据需要自定义类加载器继承自java.lang.ClassLoader类实现自定义的类加载策略。
除了以上常见的类加载器外还有一些特殊的类加载器如Web应用程序中的WebAppClassLoader、OSGi中的BundleClassLoader等。
类加载器按照双亲委派模型进行工作即每个类加载器在加载类时都会先委托给其父类加载器进行加载只有在父类加载器无法加载时才由子类加载器自行加载。这种层次结构保证了类的唯一性和安全性避免同一个类被不同的类加载器加载多次同时也提高了类的可移植性和共享性。
通过合理使用类加载器可以实现类的动态加载、版本隔离、热部署等功能为Java语言的灵活性和扩展性提供了良好的支持。
25、说一下类装载的执行过程
类加载的执行过程可以大致分为以下几个步骤 加载Loading当程序需要使用某个类时类加载器会首先检查该类是否已经被加载。如果尚未加载则类加载器会根据类的全限定名包括包路径在文件系统或网络中查找对应的.class文件然后读取该文件的字节码数据。 链接Linking链接阶段包括验证、准备和解析三个步骤。 验证Verification验证阶段确保类的字节码符合JVM规范不会危害虚拟机的安全。准备Preparation在准备阶段为类的静态字段分配内存并设置初始值通常为零值如int类型初始化为0。解析Resolution解析阶段将常量池中的符号引用转换为直接引用例如将方法调用转换为实际的内存地址。 初始化Initialization在初始化阶段JVM负责执行类构造器()方法该方法主要包括对静态字段的显示赋值和静态代码块的执行。这一阶段标志着类加载过程的完成类被正式初始化为可用状态。
需要注意的是在链接和初始化阶段类加载过程可能会触发对其他类的加载从而形成类加载的递归调用。此外类加载过程中还涉及到双亲委派模型的机制即类加载器在加载类时会先委托给其父类加载器进行加载只有在父类加载器无法加载时才由子类加载器自行加载。
通过类加载的执行过程Java实现了动态加载和多态性的特性使得程序可以按需加载类并在运行时适应不同的环境和需求。
26、什么是双亲委派模型
双亲委派模型又称双亲委派机制是Java类加载器的一种工作原则用于保证类的唯一性和安全性。该模型规定了类加载器在加载类时首先委托给父类加载器进行加载只有在父类加载器无法加载时才由子类加载器自行加载。
具体来说当一个类加载器收到加载类的请求时它会先检查自身是否已经加载了这个类。如果没有则会将加载请求委托给父类加载器。父类加载器也会按照同样的方式继续向上委托直至达到最顶层的启动类加载器。只有当所有父类加载器都无法加载该类时当前类加载器才会尝试自行加载。
双亲委派模型的优势在于确保每个类被加载且仅被加载一次避免了类的重复加载提高了系统的安全性和稳定性。同时该模型也使得Java核心类库能够被启动类加载器优先加载确保了核心类库的一致性和统一性。
通过双亲委派模型Java类加载器实现了类加载的层次化管理有效地解决了类加载过程中可能出现的类冲突和安全性问题为Java语言的可移植性和跨平台性提供了良好的支持。
27、说一下 JVM 调优的工具常用的 JVM 调优的参数都有哪些JVM调优是优化Java应用程序性能和资源利用的重要手段之一。以下是一些常用的JVM调优工具和参数
JVM调优工具 VisualVMVisualVM是JDK自带的一款图形化监控和分析工具可以监控应用程序的性能数据、堆栈信息等并提供基于JMX的远程监控功能。 JConsoleJConsole是JDK自带的一个监控和管理工具可以实时监控Java应用程序的资源利用情况、线程状态等并进行相关操作。 JVisualVMJVisualVM是VisualVM的前身提供了更多的插件和扩展功能可以进行堆内存分析、线程分析等。 Java Mission ControlJava Mission Control是Oracle JDK附带的一款高级监控工具提供了更丰富的性能分析和故障诊断功能。
常用的JVM调优参数 堆内存设置 -Xmssize初始堆大小-Xmxsize最大堆大小 GC相关参数 -XX:UseG1GC启用G1垃圾收集器-XX:MaxGCPauseMillistime指定最大GC停顿时间-XX:NewSizesize新生代大小-XX:SurvivorRatioratioEden区与Survivor区的比例 调优日志 -XX:PrintGC打印GC日志-XX:PrintGCDetails打印更详细的GC日志-Xloggc:file将GC日志输出到指定文件 性能监控 -Dcom.sun.management.jmxremote启用JMX远程监控-Dcom.sun.management.jmxremote.portport指定JMX端口 类加载相关 -XX:TraceClassLoading跟踪类加载过程-XX:TraceClassUnloading跟踪类卸载过程 编译优化 -XX:AggressiveOpts启用更激进的编译优化
