jvm知识梳理_-xms 扩容会触发gc吗

1.java虚拟机的组成

java虚拟机主要由四部分组成

（1）ClassLoader：按特定格式加载class文件到内存中

（2）runtime data area：jvm内存空间模型

（3）execution engine：命令解析器

（4）native interface：融合不同开发语言的原生库供java使用

2.类加载过程

（1）编译器把.java文件编译成.class文件

（2）ClassLoader将.class文件加载到内存中，生成class<T>对象

（3）jvm根据class<T>生成对应的实体类对象

3.谈谈ClassLoader

ClassLoader负责将系统外部的class二进制数据流加载到jvm中，再由jvm进行连接/初始化。ClassLoader是一个抽象类，通过loadClass()方法加载类，ClassLoader的一般实现类有四个，即

（1）BootStrapClassLoader：由C++编写的基础类加载器，用于加载java.*下的核心类，加载路径是jre\lib\rt.jar或者系统变量Xbootclasspath下的类。源码不可见

（2）ExtClassLoader：由java编写的用于加载java扩展类javax.*下的类，加载路径是jre\ext\*.jar或系统变量Djava.ext.dirs下的类。 可以查看源码

（3）AppClassLoader：由java编写，用于加载工程目录下的类，加载路径是CLASSPATH或系统变量Djava.class.path下的类。 可以查看源码

（4）自定义ClassLoader：用户自己编写的（需继承ClassLoader），定制加载

4.双亲委派机制

在加载一个类时，步骤如下：

先判断此类是否已被加载，已加载则直接返回，未加载则从下至上继续判断

（1）判断是否已被自定义ClassLoader加载

（2）若未被自定义ClassLoader加载，则判断是否被AppClassLoader加载

（3）若未被AppClassLoader加载，则判断是否被ExtClassLoader加载

（4）若未被ExtClassLoader加载，则判断是否被BootStrapClassLoader加载

若全部加载器判断完，均未加载此类则由BootStrapClassLoader开始从上至下尝试加载

（1）尝试通过BootStrapClassLoader加载

（2）若未能被BootStrapClassLoader加载，则尝试通过ExtClassLoader加载

（3）若未能被ExtClassLoader加载，则尝试通过AppClassLoader加载

（4）若未能被AppClassLoader加载，则尝试通过ClassLoader加载

（5）若所有加载器都未能成功加载，抛出classNotFound异常

5.loadClass和forName区别

先说下类装载和加载的基础知识，类的加载分为隐式加载（new）和显式加载（loadClass和forName），java类的装载过程分为三个阶段。

（1）加载：通过ClasLoader加载class字节码文件，生成class对象

（2）连接：连接分为三个子步骤1校验，校验class文件的正确性和安全性。2准备，为类变量分配存储空间并设置初始值（注意：这里说的类变量是static类型变量，初始值是默认值，比如变量static int a = 111，在此步骤只给赋值0，因为int默认为0,111是在下一步赋值的）。3解析，将jvm常量池中的符号引用转为直接引用。

（3）初始化：进行类变量的复赋值和执行静态代码块

loadClass方法只是实现了上诉第一步，即加载

forName方法实现了全部三个步骤

6.JVM内存模型（jdk8）

由线程私有的：本地方法栈，虚拟机栈，程序计数器

线程公有的：元空间，堆

5部分组成，如图

（1）程序计数器：标识字节码文件执行行号，告诉机器执行哪行代码

（2）虚拟机栈：是java方法执行的内存模型，程序运行时每执行一个方法内存就会分配一定空间作为栈帧(Stack Frame是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构)，这些栈帧存放在虚拟机栈中，方法执行结束会自动按后进先出的策略释放这些栈帧，因此无需回收。栈帧由局部变量表和操作数栈组成，局部表量表存放方法中的各种局部变量，操作数占是描述方法执行中变量的计算/赋值过程

（3）本地方法栈：与虚拟机栈类似，只不过是针对native方法的栈

（4）元空间：存储class相关信息（class的方法，属性信息等）jdk7及以前，这部分属于永久代，元空间和永久代的本质区别是元空间使用本地内存，永久代使用jvm内存，使用元空间替代永久代有以下如下好处：消灭了outOfMerroryError：permGen space这个异常，之前永久代放在堆中，增加了GC的复杂度，而且类和方法信息大小难以确定，不方便指定永久代大小，永久代设置过大容易造成老年代内存溢出，永久代设置过小容易造成永久代内存溢出。再一点就是orcale有意将hotspot虚拟机和其他JVM集成，但永久代是hotspot特有的，为了方便后续集成去掉永久代

（5）堆：对象实例空间和GC管理的空间

7.为什么递归容易导致stackoverflow

因为调用方法会创建栈针并压如虚拟机栈，递归会不断创建栈针增加栈的深度，而线程的虚拟机栈深度固定，超出就会导致栈溢出

8.JVM核心参数

-Xms：堆的初始值

-Xmx：堆的最大值，在堆内存不足时，会自动扩容至-Xmx的大小，在实际中通常把此值设跟-Xms一样大，因为java堆扩容会发生内存抖动，非常影响机器的稳定性

-Xss：线程虚拟机栈大小，通常256K就够了，此参数影响并发线程数的大

-XX:NewRatio:老年代和年轻代内存大小比例，通常为2，即老年代和年轻代大小比例2:1

9.程序运行时的内存分配策略

静态存储：编译时即能确定运行时的存储空间需求（对应方法区，存class对象，类的static变量）

栈式存储：编译时不能确定，但运行时通过程序入口可确定的存储需求（对应栈，存和方法中的基本类型变量和对象类型的引用）

堆式存储：编译和运行时程序入口都不能确定空间的存储需求（对应堆，存new出来的对象类型）

10.栈和堆的联系和区别

联系：访问对象/数组时，会在栈中创建一个引用变量指向堆中对象/数组，退出方法时引用变量销毁但堆中对象仍然存在，堆中对象若一定时间内没有被引用变量指向则会被回收

区别：1.栈比堆小 2.栈自动释放堆需要GC 3.栈产生的碎片小于堆 4.栈支持静态分配和动态分配，堆只支持动态分配 5.栈的效率比堆高

11.谈谈String的intern方法在jdk6和jdk6以后的区别

方法作用：返回字符串在常量池中地址并赋给调用该方法的对象。

jdk6实现：从字符串常量池中查找，若不存在则在常量池中创建并返回

jdk6以后实现：从字符串常量池中查找，若不存在则进入堆中查找，若堆中存在则在常量池中创建该对象的引用并返回，若堆中也不存则在常量池中穿件并返回

引申练习题：请问下面两段代码输出结果是啥？

String s1=new String("a")+new String("b");
s1.intern();
String s2 = "ab";
System.out.println(s1==s2);//jdk6:false jdk7/jdk8:true
------------------------------------------
String s3=new String("a")+new String("b");
String s4 = "ab";
s1.intern();
System.out.println(s3==s4);//false
------------------------------------------
String s5=new String("a");
s1.intern();
String s6 = "a";
System.out.println(s5==s6);//false

12.GC的标记算法

（1）引用计数法：原理是记录对象被引用的次数，被一个对象引用则计数+1，引用被回收则-1，归0后被回收。优点是计算简单效率高，缺点是无法计算互相引用等场景

（2）可达性分析算法：判断程序中对象的引用链，当对象顺着引用链可被查到时，则认为“可达”，否则将被回收

13.GC的回收算法

（1）标记-清除算法：标记可达的对象，在回收时回收未标记的对象，优点效率高，缺点容易产生内存碎片

（2）标记-整理算法：标记可达的对象，在回收时将可达对象移动到集中的内存区域再进行回收，有点是相比标记清除算法解决了内存碎片的问题，但效率不如标记清除算法

（3）复制算法：将内存分为相等的两块区域，将可达对象标记后复制到另一块区域，然后全量清除原区域空间，优点是避免内存碎片问题，缺点是需要冗余一份内存空间，可达对象越少，采用复制算法越高效，因为复制对象会消耗cpu

（4）分代收集算法：是上诉算法的组合拳，把JVM分为年轻代和老年代，年轻代采取复制算法，老年代采取标记清除/整理算法

年轻代：执行minor GC，分为Eden区和Survivor区（Eden区是大部分对象创建时所在区域，除非内存很大的对象会被直接创建到老年代，Survivor区又分为from区和to区，这三个区的默认大小比例是8:1:1可在jvm参数-XX:SurvivorRatio设置Eden区和Survivor的比例），采用复制算法，具体执行过程为

第一步：标记Eden区和from区中可达对象

第二步：将上诉两区可达对象复制到to区，并将标记“年龄”加1，年龄超过15则存入老年代（15是默认，可在jvm参数-XX:+PretenuerSizeThreshold中配置）。当to区装不下复制结果时，也会将一部分对象直接放到老年代

第三步：将Eden区和from区清空，将原from区标记为下一次执行GC的to区，原to区反之

老年代：存放生命周期较长的对象，执行Full GC和Major GC,采用标记清除/标记整理算法

14.java中强引用，软引用，弱引用，虚引用的区别和作用

软引用：主要用途是做内存缓存，内存不足时回收，缓解内存不足导致OOM的问题

弱引用：比软引用更弱些，用于标记些偶尔使用的对象，会跟随GC被回收

虚引用：最弱的引用，用于跟随对象被垃圾回收器回收，哨兵作用

15.jvm两种运行模式

（1）Servier：启动较慢，但稳定运行后速度快

（2）Client：启动较快，但运行稳定后速度慢

16.垃圾收集器

（1）年轻代垃圾收集器

Serial收集器：采用复制算法，单线程收集，通过-XX:+UseSerialGC设置，此收集器简单高效，注重缩短stop-the-world的时间，提升用户体验，是Client模式下默认的年轻代收集器

ParNew收集器：Serial收集器的多线程版本（通过-XX:+UseParNewGC设置），特点与Serial收集器相同，在单核环境下效率不如Serial收集器，与Serial收集器是唯二的可以跟cms收集器共同工作的年轻代收集器，默认线程数是系统核数，可通过jvm参数修改

Parallel Scavenge收集器：通过-XX:+UseParallelGC设置，同样是多线程的采用复制算法的收集器，该收集器更注重提高系统吞吐量，适合后台跑定时任务之类的应用，是Server模式下默认的年轻代收集器

（2）老年代垃圾收集器

Serial Old收集器：采用标记-整理算法，单线程收集，通过-XX:UseSerialOldGC设置，Client模式下默认的老年代收集器，可搭配任何年轻代收集器使用

Patralled Old收集器：采用标记-整理算法，多线程收集，吞吐量优先，搭配年轻代的Parallel Scavenge使用，通过-XX:+UseParalledOldGC设置

CMS收集器：采用标记-清除算法，通过-XX:+UseConcMarkSweepGC设置，是常用的老年代收集器。

G1(Garbage First)收集器：同时用于年轻代和老年代，特点是会将整个java堆内存划分成多个大小相等的Regin,年轻代和老年代不再物理隔离

G1有如下优势：

1.并发和并行：G1可以用多个CPU来缩短stop-the-world

2.分代收集：虽然年轻代和老年代不再物理隔离，但仍然独立处理新对象和存活已久的老对象

3.空间整合：因为基于标记-整理算法，解决了很多其他老年代收集器内存不连续问题

4.可预测的停顿：因为支持配置垃圾收集所占用时间在N毫秒内

17.对象从年轻代晋升到老年代的场景

（1）对象过大，直接创建到老年代

（2）可达性算法计数年龄达到阈值（默认15）

（3）动态对象年龄判定：当 Survivor 空间中相同年龄所有对象的大小总和大于 Survivor 空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入老年代，而不需要达到默认的分代年龄

18.触发full GC的条件

（1）老年代空间不足

（2）永久代（如有）空间不足

（3）gc 担保失败，逻辑如下图

（4）程序中的Sysyem.gc()