下面这篇文章汇集了阿里、美团、Oracle 等大厂的 JVM 考点，你是否能回答得上来？
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什么是 Java 虚拟机？为什么 Java 被称作是“平台无关的编程语言”？
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Java 代码是怎么运行的？
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Java 虚拟机是如何加载 Java 类的?
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JVM 运行内存的分类
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如何监控和诊断 JVM 堆内和堆外内存使用？
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Java 四引用是什么？
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如何理解 JVM 内置的编译或 GC 日志？
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JVM 的永久代中会发生垃圾回收么？
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Java 中的两种异常类型是什么？他们有什么区别？
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JVM 是如何实现同步的？
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Java 内在模型是什么？
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即使编译器有哪些优化？
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在什么情况下重复读写操作会被优化？
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什么样的垃圾才被回收？
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什么时候会导致垃圾回收？
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如何利用 JFR 和 JMC 监控 Java 程序？
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如何利用 Unsafe API 绕开 JVM 的控制？
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如何利用字节码注入为已有代码加料？
我挑选了几个问题进行解答，希望能对大家面试起到帮助。
1、什么是 Java 虚拟机？为什么 Java 被称作是“平台无关的编程语言”？
Java 虚拟机是一个可以执行 Java 字节码的虚拟机进程。Java 源文件被编译成能被 Java 虚拟机执行的字节码文件。
Java 被设计成允许应用程序可以运行在任意的平台，而不需要程序员为每一个平台单独重写或者是重新编译。Java 虚拟机让这个变为可能，因为它知道底层硬件平台的指令长度和其他特性。
2、Java 代码是怎么运行的？
这个问题可以分三块来回答：
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为什么 Java 要在虚拟机里运行？
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Java 虚拟机具体是怎样运行 Java 字节码的？
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Java 虚拟机的运行效率究竟是怎么样的？
Java 之所以要在虚拟机中运行，是因为它提供了可移植性。一旦 Java 代码被编译为 Java 字节码，便可以在不同平台上的 Java 虚拟机实现上运行。此外，虚拟机还提供了一个代码托管的环境，代替我们处理部分冗长而且容易出错的事务，例如内存管理。
Java 虚拟机将运行时内存区域划分为五个部分，分别为方法区、堆、PC 寄存器、Java 方法栈和本地方法栈。Java 程序编译而成的 class 文件，需要先加载至方法区中，方能在 Java 虚拟机中运行。
为了提高运行效率，标准 JDK 中的 HotSpot 虚拟机采用的是一种混合执行的策略。首先，它会解释执行 Java 字节码，然后会将其中反复执行的热点代码，以方法为单位进行即时编译，翻译成机器码后直接运行在底层硬件之上。HotSpot 装载了多个不同的即时编译器，以便在编译时间和生成代码的执行效率之间做取舍
3、Java 虚拟机是如何加载 Java 类的?
Java 虚拟机将字节流转化为 Java 类的过程，可分为加载、链接以及初始化三大步骤。也可以用盖房子来类比 Java 虚拟机中的类加载。
加载是指查找字节流，并且据此创建类的过程。以盖房子为例，村里的 Tony 要盖个房子，那么按照流程他得先找个建筑师，跟他说想要设计一个房型，比如说“一房、一厅、四卫”。这里的房型相当于类，而建筑师，就相当于类加载器。村里有许多建筑师，他们等级森严，但有着共同的祖师爷，叫启动类加载器（boot class loader）。
加载需要借助类加载器，在 Java 虚拟机中，类加载器使用了双亲委派模型，即接收到加载请求时，会先将请求转发给父类加载器。
链接，是指将创建成的类合并至 Java 虚拟机中，使之能够执行的过程。链接还分验证、准备和解析三个阶段。其中，解析阶段为非必须的。
初始化，则是为标记为常量值的字段赋值，以及执行方法的过程。类的初始化仅会被执行一次，这个特性被用来实现单例的延迟初始化。这放在我们盖房子的例子中就是，只有当房子装修过后，Tony 才能真正地住进去。
4、如何监控和诊断 JVM 堆内和堆外内存使用？
了解 JVM 内存的方法有很多，具体能力范围也有区别，简单总结如下：
可以使用综合性的图形化工具，如 JConsole、VisualVM（注意，从 Oracle JDK 9 开始，VisualVM 已经不再包含在 JDK 安装包中）等。这些工具具体使用起来相对比较直观，直接连接到 Java 进程，然后就可以在图形化界面里掌握内存使用情况。以 JConsole 为例，其内存页面可以显示常见的堆内存和各种堆外部分使用状态。
也可以使用命令行工具进行运行时查询，如 jstat 和 jmap 等工具都提供了一些选项，可以查看堆、方法区等使用数据。
或者，也可以使用 jmap 等提供的命令，生成堆转储（Heap Dump）文件，然后利用 jhat 或 Eclipse MAT 等堆转储分析工具进行详细分析。
如果你使用的是 Tomcat、Weblogic 等 Java EE 服务器，这些服务器同样提供了内存管理相关的功能。
另外，从某种程度上来说，GC 日志等输出，同样包含着丰富的信息。
这里有一个相对特殊的部分，就是是堆外内存中的直接内存，前面的工具基本不适用，可以使用 JDK 自带的 Native Memory Tracking（NMT）特性，它会从 JVM 本地内存分配的角度进行解读。
5、JVM 的永久代中会发生垃圾回收么？
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。
(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)
6、在 Java 中，对象什么时候可以被垃圾回收？
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。
7、Java 中的两种异常类型是什么？他们有什么区别？
Java 中有两种异常：受检查的 (checked) 异常和不受检查的 (unchecked) 异常。不受检查的异常不需要在方法或者是构造函数上声明，就算方法或者是构造函数的执行可能会抛出这样的异常，并且不受检查的异常可以传播到方法或者是构造函数的外面。相反，受检查的异常必须要用 throws 语句在方法或者是构造函数上声明。还有一些 Java 异常处理的小建议，我的专栏里都有提到。
8、JVM 垃圾回收算法
标记 - 清除算法：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
复制算法：将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当一块内存用完了，将还存另外一块上面，然后在把已使用过的内存空间一次清理掉。
标记 - 整理算法：标记过程与“标记 - 清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
分代收集算法：一般是把 Java 堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。新生代都发现有大批对象死去，选用复制算法。老年代中因为对象存活率高，必须使用“标记 - 清理”或“标记 - 整理”算法来进行回收。
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