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2024年3月15日发(作者：)
Java内存模型
1. 我们开发人员编写的Java代码是怎么让电脑认识的
首先先了解电脑是二进制的系统，他只认识 01010101
比如我们经常要编写 电脑是怎么认识运行的
是我们程序员编写的，我们人可以认识，但是电脑不认识
Java文件编译的过程
1. 程序员编写的.java文件
2. 由javac编译成字节码文件.class：（为什么编译成class文件，因为JVM只认识.class文件）
3. 在由JVM编译成电脑认识的文件 （对于电脑系统来说 文件代表一切）
（这是一个大概的观念 抽象画的概念）
2. 为什么说java是跨平台语言
这个夸平台是中间语言（JVM）实现的夸平台
Java有JVM从软件层面屏蔽了底层硬件、指令层面的细节让他兼容各种系统
难道 C 和 C++ 不能夸平台吗 其实也可以
C和C++需要在编译器层面去兼容不同操作系统的不同层面，写过C
和C++的就知道不同操作系统的有些代码是不一样
3. Jdk和Jre和JVM的区别
Jdk包括了Jre和Jvm，Jre包括了Jvm
Jdk是我们编写代码使用的开发工具包
Jre 是Java的运行时环境，他大部分都是 C 和 C++ 语言编写的，他是我们在编译java时所需要的基
础的类库
Jvm俗称Java虚拟机，他是java运行环境的一部分，它虚构出来的一台计算机，在通过在实际的计
算机上仿真模拟各种计算机功能来实现Java应用程序
看Java官方的图片，Jdk中包括了Jre，Jre中包括了JVM
4. 说一下 JVM由那些部分组成，运行流程是什么？
JVM包含两个子系统和两个组件: 两个子系统为Class loader(类装载)、Execution engine(执行引
擎)； 两个组件为Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。
Class loader(类装载)：根据给定的全限定名类名(如：)来装载class文件到
Runtime data area中的method area。
Execution engine（执行引擎）：执行classes中的指令。
Native Interface(本地接口)：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。
Runtime data area(运行时数据区域)：这就是我们常说的JVM的内存。
流程 ：首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码，类加载器（ClassLoader）再把字节码加载到
内存中，将其放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，而字节码文件只是 JVM 的一
套指令集规范，并不能直接交给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。
5. 说一下 JVM 运行时数据区
Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。这
些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有些区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区
域则是依赖线程的启动和结束而建立和销毁。Java 虚拟机所管理的内存被划分为如下几个区域：
简单的说就是我们java运行时的东西是放在那里的
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；
为什么要线程计数器？因为线程是不具备记忆功能
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：每个方法在执行的同时都会在Java 虚拟机栈中创
建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；
栈帧就是Java虚拟机栈中的下一个单位
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；
Native 关键字修饰的方法是看不到的，Native 方法的源码大部分都是 C和C++ 的代码
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。
后面有详细的说明JVM 运行时数据区
6. 详细的介绍下程序计数器？（重点理解）
(行号)
2. 由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，一个处理器
1. 程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是：保存当前线程所正在执行的字节码指令的地址
都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一
个独立的程序计数器，各个线程之间计数器互不影响，独立存储。称之为“线程私有”的内存。程序
计数器内存区域是虚拟机中唯一没有规定OutOfMemoryError情况的区域。
总结：也可以把它叫做线程计数器
例子：在java中最小的执行单位是线程，线程是要执行指令的，执行的指令最终操作的就是我们的
电脑，就是 CPU。在CPU上面去运行，有个非常不稳定的因素，叫做调度策略，这个调度策略是
时基于时间片的，也就是当前的这一纳秒是分配给那个指令的。
假如：
线程A在看直播
突然，线程B来了一个视频电话，就会抢夺线程A的时间片，就会打断了线程A，线程A
就会挂起
* 然后，视频电话结束，这时线程A究竟该干什么？ （线程是最小的执行单位，他不具备记忆功能，他只
负责去干，那这个记忆就由：**程序计数器来记录**）
7. 详细介绍下Java虚拟机栈?（重点理解）
1. Java虚拟机是线程私有的，它的生命周期和线程相同。
2. 虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：
每个方法在执行的同时
都会创建一个栈帧（Stack
Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
解释：虚拟机栈中是有单位的，单位就是栈帧，一个方法一个栈帧。一个栈帧中他又要存储，局部
变量，操作数栈，动态链接，出口等。
解析栈帧：
1. 局部变量表：是用来存储我们临时8个基本数据类型、对象引用地址、returnAddress类型。
（returnAddress中保存的是return后要执行的字节码的指令地址。）
2. 操作数栈：操作数栈就是用来操作的，例如代码中有个 i = 6*6，他在一开始的时候就会进行操
作，读取我们的代码，进行计算后再放入局部变量表中去
3. 动态链接：假如我方法中，有个 ()方法，要链接到别的方法中去，这就是动态链接，
存储链接的地方。
4. 出口：出口是什呢，出口正常的话就是return 不正常的话就是抛出异常落
一个方法调用另一个方法，会创建很多栈帧吗？
个栈帧调用另一个栈帧，另一个栈帧就会排在调用者下面
答：会创建。如果一个栈中有动态链接调用别的方法，就会去创建新的栈帧，栈中是由顺序的，一
栈指向堆是什么意思？
用地址
栈指向堆是什么意思，就是栈中要使用成员变量怎么办，栈中不会存储成员变量，只会存储一个应
递归的调用自己会创建很多栈帧吗？
答：递归的话也会创建多个栈帧，就是在栈中一直从上往下排下去
8. 你能给我详细的介绍Java堆吗?（重点理解）
java堆（Java Heap）是java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区
域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例。
在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。
java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被成为“GC堆”。
从内存回收角度来看java堆可分为：新生代和老生代。
从内存分配的角度看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。
无论怎么划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都是对象实例，进一步的划分都是为了
更好的回收内存，或者更快的分配内存。
根据Java虚拟机规范的规定，java堆可以处于物理上不连续的内存空间中。当前主流的虚拟机都是
可扩展的（通过 -Xmx 和 -Xms 控制）。如果堆中没有内存可以完成实例分配，并且堆也无法再扩
展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
9. 能不能解释一下本地方法栈？
1. 本地方法栈很好理解，他很栈很像，只不过方法上带了 native 关键字的栈字
2. 它是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）的服务方法
3. native关键字的方法是看不到的，必须要去oracle官网去下载才可以看的到，而且native关键字修
饰的大部分源码都是C和C++的代码。
4. 同理可得，本地方法栈中就是C和C++的代码
10. 能不能解释一下方法区（重点理解）
1. 方法区是所有线程共享的内存区域，它用于存储已被Java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。
2. 它有个别命叫Non-Heap（非堆）。当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError
异常。
11. 什么是JVM字节码执行引擎
虚拟机核心的组件就是执行引擎，它负责执行虚拟机的字节码，一般户先进行编译成机器码后执
行。
“虚拟机”是一个相对于“物理机”的概念，虚拟机的字节码是不能直接在物理机上运行的，需要JVM
字节码执行引擎- 编译成机器码后才可在物理机上执行。
12. 你听过直接内存吗？
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机中定义的内
存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致 OutOfMemoryError 异常出现，所以
我们放到这里一起讲解。
我的理解就是直接内存是基于物理内存和Java虚拟机内存的中间内存
13. 知道垃圾收集系统吗？
程序在运行过程中，会产生大量的内存垃圾（一些没有引用指向的内存对象都属于内存垃圾，因为
这些对象已经无法访问，程序用不了它们了，对程序而言它们已经死亡），为了确保程序运行时的
性能，java虚拟机在程序运行的过程中不断地进行自动的垃圾回收（GC）。
垃圾收集系统是Java的核心，也是不可少的，Java有一套自己进行垃圾清理的机制，开发人员无需
手工清理
有一部分原因就是因为Java垃圾回收系统的强大导致Java领先市场
14. 堆栈的区别是什么？
对
比
物
理
地
址
内
存
分
别
存
放
的
内
容
程
序
的
可
见
度
注意：
JVM堆JVM栈
栈使用的是数据结构
中的栈，先进后出的
原则，物理地址分配
是连续的。所以性能
快。
栈是连续的，所以分
堆的物理地址分配对对象是不连续的。因此性能慢些。在
GC的时候也要考虑到不连续的分配，所以有各种算法。比
如，标记-消除，复制，标记-压缩，分代（即新生代使用
复制算法，老年代使用标记——压缩）
堆因为是不连续的，所以分配的内存是在运行期确认的，
因此大小不固定。一般堆大小远远大于栈。
配的内存大小要在编
译期就确认，大小是
固定的。
栈存放：局部变量，
堆存放的是对象的实例和数组。因此该区更关注的是数据
的存储
操作数栈，返回结
果。该区更关注的是
程序方法的执行。
栈只对于线程是可见
堆对于整个应用程序都是共享、可见的。
的。所以也是线程私
有。他的生命周期和
线程相同。
静态变量放在方法区
静态的对象还是放在堆。
15. 深拷贝和浅拷贝
浅拷贝（shallowCopy）只是增加了一个指针指向已存在的内存地址，
深拷贝（deepCopy）是增加了一个指针并且申请了一个新的内存，使这个增加的指针指向这个新
的内存，
浅复制：仅仅是指向被复制的内存地址，如果原地址发生改变，那么浅复制出来的对象也会相应的
改变。
深复制：在计算机中开辟一块新的内存地址用于存放复制的对象。
16. Java会存在内存泄漏吗？请说明为什么？
内存泄漏是指不再被使用的对象或者变量一直被占据在内存中。理论上来说，Java是有GC垃圾回
收机制的，也就是说，不再被使用的对象，会被GC自动回收掉，自动从内存中清除。
但是，即使这样，Java也还是存在着内存泄漏的情况，java导致内存泄露的原因很明确：长生命周
期的对象持有短生命周期对象的引用就很可能发生内存泄露，
尽管短生命周期对象已经不再需要，但
是因为长生命周期对象持有它的引用而导致不能被回收
，这就是java中内存泄露的发生场景。
垃圾回收机制及算法
17. 简述Java垃圾回收机制
在java中，程序员是不需要显示的去释放一个对象的内存的，而是由虚拟机自行执行。在JVM中，
有一个垃圾回收线程，它是低优先级的，在正常情况下是不会执行的，只有在虚拟机空闲或者当前
堆内存不足时，才会触发执行，扫面那些没有被任何引用的对象，并将它们添加到要回收的集合
中，进行回收。
18. GC是什么？为什么要GC
GC 是垃圾收集的意思（Gabage Collection）,内存处理是编程人员容易出现问题的地方，忘记或
者错误的内存回收会导致程序或系统的不稳定甚至崩溃，Java 提供的 GC 功能可以自动监测对象
是否超过作用域从而达到自动回收内存的目的，Java 语言没有提供释放已分配内存的显示操作方
法。
19. 垃圾回收的优点和缺点
优点：JVM的垃圾回收器都不需要我们手动处理无引用的对象了，这个就是最大的优点
缺点：程序员不能实时的对某个对象或所有对象调用垃圾回收器进行垃圾回收。
20. 垃圾回收器的原理是什么？有什么办法手动进行垃圾回收？
对于GC来说，当程序员创建对象时，GC就开始监控这个对象的地址、大小以及使用情况。
通常，GC采用有向图的方式记录和管理堆(heap)中的所有对象。通过这种方式确定哪些对象是"可
达的"，哪些对象是"不可达的"。当GC确定一些对象为"不可达"时，GC就有责任回收这些内存空
间。
可以。程序员可以手动执行()，通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执
行。
21. JVM 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。
22. 怎么判断对象是否可以被回收？
的，是不可以被回收的；哪些对象已经死掉了，需要被回收。
一般有两种方法来判断：
垃圾收集器在做垃圾回收的时候，首先需要判定的就是哪些内存是需要被回收的，哪些对象是存活
引用计数器法：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；（这个已经淘
汰了）
可达性分析算法：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。（市场上用的非常非
常广泛）
23. Full GC是什么
清理整个堆空间—包括年轻代和老年代和永久代
因为Full GC是清理整个堆空间所以Full GC执行速度非常慢，在Java开发中最好保证少触发Full GC
24. 对象什么时候可以被垃圾器回收
当对象对当前使用这个对象的应用程序变得不可触及的时候，这个对象就可以被回收了。
垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full
GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确
的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。
25. JVM 垃圾回收算法有哪些？
标记-清除算法：标记无用对象，然后进行清除回收。缺点：效率不高，无法清除垃圾碎片。
复制算法：按照容量划分二个大小相等的内存区域，当一块用完的时候将活着的对象复制到另一块
上，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。缺点：内存使用率不高，只有原来的一半。
标记-整理算法：标记无用对象，让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清除掉端边界以外的
内存。
分代算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，一般是新生代和老年代，新生代基本采用
复制算法，老年代采用标记整理算法。
标记-清除算法
标记无用对象，然后进行清除回收。
标记-清除算法（Mark-Sweep）是一种常见的基础垃圾收集算法，它将垃圾收集分为两个阶段：
标记阶段：标记出可以回收的对象。
清除阶段：回收被标记的对象所占用的空间。
标记-清除算法之所以是基础的，是因为后面讲到的垃圾收集算法都是在此算法的基础上进行改进
的。
优点：实现简单，不需要对象进行移动。
缺点：标记、清除过程效率低，产生大量不连续的内存碎片，提高了垃圾回收的频率。
标记-清除算法的执行的过程如下图所示
复制算法
为了解决标记-清除算法的效率不高的问题，产生了复制算法。它把内存空间划为两个相等的区
域，每次只使用其中一个区域。垃圾收集时，遍历当前使用的区域，把存活对象复制到另外一个区
域中，最后将当前使用的区域的可回收的对象进行回收。
优点：按顺序分配内存即可，实现简单、运行高效，不用考虑内存碎片。
缺点：可用的内存大小缩小为原来的一半，对象存活率高时会频繁进行复制。
复制算法的执行过程如下图所示
标记-整理算法
较高，这样会有较多的复制操作，导致效率变低。标记-清除算法可以应用在老年代中，但是它效
率不高，在内存回收后容易产生大量内存碎片。因此就出现了一种标记-整理算法（Mark-
Compact）算法，与标记-整理算法不同的是，在标记可回收的对象后将所有存活的对象压缩到内
在新生代中可以使用复制算法，但是在老年代就不能选择复制算法了，因为老年代的对象存活率会
存的一端，使他们紧凑的排列在一起，然后对端边界以外的内存进行回收。回收后，已用和未用的
内存都各自一边。
优点：解决了标记-清理算法存在的内存碎片问题。
缺点：仍需要进行局部对象移动，一定程度上降低了效率。
标记-整理算法的执行过程如下图所示
分代收集算法
当前商业虚拟机都采用
分代收集
的垃圾收集算法。分代收集算法，顾名思义是根据对象的
存活周
期
将内存划分为几块。一般包括
年轻代
、
老年代
和
永久代
，如图所示：
（后面有重点讲解）
26. JVM中的永久代中会发生垃圾回收吗
垃圾回收不会发生在永久代，如果永久代满了或者是超过了临界值，会触发完全垃圾回收(Full
GC)。如果你仔细查看垃圾收集器的输出信息，就会发现永久代也是被回收的。这就是为什么正确
的永久代大小对避免Full GC是非常重要的原因。请参考下Java8：从永久代到元数据区
(注：Java8中已经移除了永久代，新加了一个叫做元数据区的native内存区)
垃圾收集器以及新生代、老年代、永久代
27. 讲一下新生代、老年代、永久代的区别
版权声明：本文标题：Java虚拟机(JVM)面试题-51道 内容由热心网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：https://m.elefans.com/dongtai/1710453991a266422.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。
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