关于JVM的组成与classloader

JVM有什么好处：

一次编写，到处报错

自动内存管理，垃圾回收机制

 JVM执行流程：由java源码编译成字节码(class)文件，再由类加载器对class文件进行装载，将其加入到运行时数据区；运行时数据区可以调用native方法、jit优化器、解释器等

 

java - v x.class //打印堆栈大小，局部变量的数量和方法的参数

javap -v x.class //打印类的元空间信息

 

JVM组成

1.什么是程序计数器

每个线程都私有一份的，内部保存字节码的行号。用于记录正在执行的字节码指令的地址。

例如A线程在执行到第10行时，时间片被B线程抢走此时A线程会失去执行权，这时程序计数器会记录下当前行号，当执行权再次被分给A时，A会在上一次执行的基础上继续往下执行

 

2.java中的堆是什么

堆是线程共享的区域，共享对象实例、数组等，当堆没有更多的内存空间分配给实例，无法再拓展时，就会出现OOM问题

堆内有年轻代、老年代两部分：年轻代被化为eden、S0、S1；根据JVM策略，在eden中未被垃圾回收的实例会进入S0或S1；在经历数次回收后仍存在的实例会进入老年代；老年代是保存一些生命周期长的对象

3.虚拟栈又是什么

栈的特点是先进后出。在线程运行时所需要的内存，即虚拟机栈。

虚拟机栈由多个栈帧组成，对应着方法调用所占用的内存；栈帧一般包含了参数、局部变量、返回地址

每个线程只能有一个活动栈帧，即正在执行的方法

 

4.栈内存分配是越大越好吗？

默认帧栈内存是1MB，栈帧过大会导致线程数变少。

 

5.方法内的局部变量是线程安全的吗？

如果是在方法内创建并消费，那么局部变量就是安全的。但是如果局部变量由引用获得并逃离了方法的作用范围，那就是不安全的。

 

6.栈内存溢出情况

栈帧过多，栈帧过大（不常见）

 

7.堆栈的区别是什么

栈内存主要用于存储局部变量和方法调用；堆内存主要用于存储java对象和数组。堆会垃圾回收，栈不需要

栈内存是线程私有的；堆内存是线程共有的

栈内存报错是stackoverflow；堆内存保存是OOM

 

8.什么是方法区method area/元空间metaspace

元空间原属于堆的永久代，后单独出来。主要用于存储类的信息、运行时常量池。

在java1.7及之前还有永久代，现在被改为了本地内存中的metaspace，metaspace主要用于存储类信息，静态变量，常量，编译后的代码。

在动态类加载会越来越多的情况下，永久代会出现内存不可控的状态，一旦内存设小极有可能出现OOM问题。因此在java8之后把永久代转移到了本地内存，一定程度上防止了OOM。

但是如果metaspace的内存无法满足分配的请求时，也会报错oom：Metaspace（默认情况下metaspace的大小是没有上限的，我们可以通过vm options设置-XX:MaxMetaspaceSize来指定大小）

 

9.什么是常量池/运行时常量池

常量池可以看作为一张表，虚拟机指令根据这张表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等

当类被加载时，常量池信息就会被放入运行时常量池，并把里面的符号地址转换为真实地址

 

10.你听过直接内存吗

常规IO会在用户态（java）调用内核态，内核套需要调用java堆缓冲区，而java堆缓冲区又需要调用系统内存的缓冲区，由系统内存缓冲区来读取文件最终返给java

在NIO中，java堆内存和系统内存是公用的，减少了一层不必要的调用，这就是直接内存。

直接内存不由JVM管理，是由系统内存管理的。使用直接内存少了一次缓存的使用，能够提高性能。直接内存分配读写开销大，且不受JVM内存回收管理

 

类加载器classloader

1.什么是类加载器，有哪些

JVM只能运行二进制文件，类加载器的作用是将字节码加载到JVM中，让java文件运行起来

一般有四个：

启动类加载器（bootstrap classloader）加载java_home/jre/lib目录的库

扩展类加载器（ext classloader）加载java_home/jre/lib/ext目录的类

应用类加载器（app classloader）加载classpath下的类（一般来说就是我们自己写的类）

自定义类加载器，tomcat就是基于j2ee实现的

 

2.什么是双亲委派模型

加载某一个类，先委托上一级的加载器进行加载，如果上级加载器也有上级，则会继续向上委托，如果该类委托上级没有被加载，子加载器尝试加载该类

使用双亲委派机制，保证类不会重复加载，确保唯一性。同时保证类库API不会被修改

 

3.类装载的执行过程

加载：查找和导入class文件——根据类的二进制数据流，在metaspace中保存类的数据结构，在堆中开辟空间保存其对应的对象

验证：保证类加载的准确性——对文件进行检查，查看类的文件格式，语法，字节码等相关信息是否错误。同时class文件会在常量池通过字符串记录自己要使用的方法，检查他们是否存在

准备：为类变量分配内存并设置类变量的初始值——（static变量、static修饰的final的引用类型分配空间在此阶段完成，赋值在初始化阶段完成；static修饰的final的基本类型与字符串常量赋值都在此阶段完成）

解析：把类中的符号引用转换为直接引用

初始化：对类的静态变量，静态代码块执行初始化操作——（初始化一个类时，如果父类尚未初始化则优先初始化其父类；同时包含多个静态方法、变量，则应按照从上到下的顺序执行）

使用：JVM开始从入口方法开始执行用户的程序代码

卸载：用户执行完程序后，jvm销毁创建的class对象