JVM面试题是Java面试经常考察的内容，下面给大家总结一份非常全面的JVM面试题及答案@mikechen
JVM是什么
JVM，全称是Java虚拟机，是Java编程语言的运行环境，它可以在不同的操作系统上运行Java程序。
Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码字节码。
如下图所示：
简单来说JVM是用来解析和运行Java程序的，它是Java平台的核心组件，提供了许多功能，例如垃圾回收、内存管理、安全性和线程管理等。
JVM内存模型
JVM内存模型的整体结构，如下图所示：
包含：JVM堆、虚拟机栈、程序计数器、Java方法区、本地方法栈。
1.JVM堆（Heap）
它是Java虚拟机中最大的一块内存区域，用于存储对象实例和数组，堆是所有线程共享的，因此在多线程环境下需要注意并发访问的问题。
2.JVM方法区（Method Area）
它是所有线程共享的内存区域，用于存储已加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。
方法区也称为永久代（PermGen），但在JDK8之后，永久代已被移除，被元空间（MetaSpace）所代替。
3.Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）
用于存储方法的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。栈帧在方法执行结束后会被弹出。
4.程序计数器（Program Counter Register）
它是一块较小的内存区域，用于存储正在执行的Java虚拟机字节码指令的地址。
5.本地方法栈（Native Method Stacks）
它用于存储Java程序调用本地方法（Native Method）时的参数和返回值。
JVM垃圾回收算法
1.标记清除算法
如下图所示：
1.标记阶段
从程序的根对象开始，递归遍历所有可以到达的对象，并将它们标记为“可达”的对象。
2.清除阶段
遍历整个堆，将没有标记的对象，即未被标记为“可达”，视为垃圾并回收其占用的内存。
标记清除算法适用
标记清除算法适用于：存活对象较多的情况，比较适用于年老代。
2.复制算法
复制算法，如下图所示：
复制算法步骤，主要分为如下步骤：
第一步：标记出所有的存活对象
从根集合节点进行扫描，例如：线程栈中的对象、静态变量、寄存器中的指针等，标记出所有的存活对象，
第二步：复制对象到新内存
找出所有仍然存活的对象，并将这些存活的对象复制到一块儿新的内存，比如：上方图片下边的那一块儿绿色内存。
第三步：回收垃圾并被清除
当所有存活的对象都被复制到To区后，From区中的所有对象都可以被清除(图中上边的那一块儿内存)。
复制算法适合
复制算法适合存活对象较少的情况下比较高效，基本上98%的对象是”朝生夕死”的，存活下来的会很少，所以特别适合于新生代。
3.标记整理算法
如下图所示：
标记整理算法步骤，主要分为如下4个步骤：
- 遍历内存中的所有对象，标记出所有正在使用的对象。
- 将所有标记过的对象移动到内存的一端，形成一个连续的内存块，同时将这些对象的地址更新到新的位置上。
- 将内存块另一端的所有未标记对象删除，并将这些内存空间标记为可用。
- 更新所有指向移动对象的指针，使其指向新的地址。
标记整理算法适合
标记整理算法适合老年代进行垃圾收集，parallel Oldgc和Serial old收集器就是采用该算法进行回收的。
4.分代收集算法
分代收集算法就是目前虚拟机使用的回收算法，这种算法根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。
JVM垃圾收集器
1.Serial串行收集器
Serial是一个新生代收集器，使用的是标记复制算法，Serial收集器是最基础也是历史最悠久的收集器。
如下图所示：
Serial串行收集器的主要特点是单线程收集，即只使用一个线程来完成垃圾收集工作，它使用标记复制算法进行垃圾回收。
2.Parallel并行收集器
Parallel并行收集器是在Serial收集器的基础上发展而来，如下图所示：
其主要特点是使用多个线程同时进行垃圾回收，从而提高垃圾回收的效率，它使用标记复制算法进行垃圾回收。
3.CMS收集器
CMS收集器，全称是Concurrent Mark Sweep，CMS收集器主要用于收集老年代的垃圾。
如下图所示：
相比于Serial和Parallel收集器，CMS收集器的主要特点是采用并发收集的方式，，采用的是标记清除算法。
4.G1收集器
G1垃圾收集器全称是Garbage First，G1垃圾收集器采用的是分代收集的思想。
如下图所示：
它将整个Java堆内存划分为多个大小相等的区域（Region），每个区域可以是年轻代，也可以是老年代。
G1收集器的阶段分以下几个步骤：
5.ZGC垃圾收集器
ZGC也称为The Z Garbage Collector，ZGC垃圾收集器是JDK 11中推出的一款追求极致低延迟的性质的JVM垃圾收集器。
与CMS中的ParNew和G1类似，ZGC也采用标记复制算法，不过ZGC对该算法做了重大改进。
6.Shenandoah垃圾收集器
Shenandoah垃圾收集器于JDK 12中首次引入，主要针对需要大内存和低延迟的应用场景。
JVM调优参数
以下是重要的JVM调优参数：
1.指定JVM的初始内存和最大内存
参数：
-Xms和-Xmx
示例：
-Xms512m -Xmx2g
指定JVM的初始内存为512MB，最大内存为2GB。
2.设置新生代的内存大小
参数：
-Xmn
示例：
-Xmn2g
Xmn2g:设置年轻代大小为2G。
3.指定持久代的初始大小和最大大小
参数：
-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize
示例：
-XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=256m
指定持久代的初始大小为128MB，最大大小为256MB。
4.启用G1垃圾收集器
参数：
-XX:+UseG1GC
示例：
java -XX:+UseG1GC Main
启用G1垃圾收集器。
5.启用CMS垃圾收集器
参数：
-XX:+UseConcMarkSweepGC
UseConcMarkSweepGC，表示启用CMS垃圾收集器。
6.打印垃圾收集器的详细信息和时间戳
参数：
-XX:+PrintGCDetails
参数：
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
打印垃圾收集器的详细信息和时间戳。
7.调整新生代和老年代的比例
参数：
-XX:NewRatio=2
NewRatio=2表示新生代和老年代的比例为1:2。
8.调整Eden区和Survivor区的比例
参数：
-XX:SurvivorRatio=8
SurvivorRatio=8表示Eden区和Survivor区的比例为8:1。
JVM性能调优
JVM性能调优主要包含以下方法，大概分为5个步骤：
1.监控GC的状态
使用各种JVM调优工具，查看当前日志，分析当前JVM调优参数设置，并且分析当前堆内存快照和gc日志。
根据实际的各区域内存划分和GC执行时间，觉得是否进行优化。
举一个例子： 系统崩溃前的一些现象：
- 每次垃圾回收的时间越来越长；
- FullGC的次数越来越多；
- 逐渐到达OutOfMemoryError的临界值；
这个时候就需要分析JVM内存快照dump。
2.生成堆的dump文件
可以通过Java的jmap命令来生成该文件，需要分析dump文件。
3.分析dump文件
打开这个3G的堆信息文件，显然一般的Window系统没有这么大的内存，必须借助高配置的Linux，几种工具打开该文件：
- Visual VM；
- MAT；
- JDK 自带的Hprof工具等；
文件太大，建议使用Eclipse专门的静态内存分析工具Mat打开分析。
4.分析和调整
这里会涉及到如下内容：
- 调整垃圾回收机制，提高垃圾回收效率，避免长时间的停顿；
- 调整线程池大小，避免线程过多导致的性能下降；
- 优化代码，减少不必要的对象创建和内存占用等。
5.不断的试验和试错
最后，就需要通过不断的试验和试错，分析并找到最合适的参数，并则将这些参数应用到所有服务器。
以上就是JVM面试题及答案详解，更多JVM内容请查看：JVM(Java虚拟机)从0到1全部合集
陈睿mikechen
10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。
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