1、讲一下 JVM 的垃圾回收的相关概念？

Java 虚拟机的垃圾回收是 Java 内存管理的一个重要部分，它负责自动化地管理 Java 程序的内存，通过识别和回收不再使用的对象来释放内存。垃圾回收器在程序运行时进行，尽管开发者无法直接控制其精确的运行时间，但可以通过编写“内存友好”的代码以及调整 JVM 配置参数来影响其行为。

以下是关于 JVM 垃圾回收的一些基本概念：
对象的生命周期：Java 对象的生命周期开始于创建（当使用 new 关键字时）并在不再有引用指向它们时结束。如果一个对象不再被引用，那么它就可能被垃圾回收。
堆（Heap）内存：Java 对象存储在堆内存中。堆在 JVM 启动时创建，可以通过 JVM 参数调整其大小。
垃圾回收算法：垃圾回收器使用特定的算法来确定哪些对象可以被视为"垃圾"并进行回收。常见的垃圾回收算法有标记-清除、标记-压缩、复制、以及分代回收等。
停顿时间：垃圾回收器在运行时，通常会导致 Java 应用程序的执行暂停，这种现象被称为“停顿时间”。减少停顿时间是垃圾回收器优化的一个重要目标。
分代回收：Java 的垃圾回收器通常采用分代回收策略，将堆内存分为新生代和老年代。这种策略基于这样一个观察：大多数对象的生命周期都很短。
新生代：新创建的对象首先放在新生代。新生代通常分为一个 Eden 区和两个 Survivor 区（S0和 S1）。大部分对象在 Eden 区被垃圾回收。
老年代：如果对象在新生代中存活了足够长的时间，它们会被移动到老年代。老年代的空间通常比新生代大，并且其垃圾回收频率较低。
垃圾回收器：Java 提供了多种垃圾回收器，包括 Serial、Parallel、CMS、G1以及 ZGC等。每种垃圾回收器都有其特定的使用场景和优劣，选择哪种垃圾回收器取决于具体的应用需求。

2、JVM 常见调优方法有哪些？

内存分配：扩大 JVM 堆的大小可以提供更多的空间给对象，减少垃圾回收（GC）的次数。使用-Xms 和-Xmx 参数可以分别设置堆的初始大小和最大大小。然而，分配过多的内存可能会导致更长的 GC 停顿时间，并可能影响其他进程的性能。

选择垃圾回收器：根据应用的需求和特性选择合适的垃圾回收器。例如，对于需要低延迟的实时系统，选择并发垃圾回收器（如 CMS 或 G1）可能是个好选择。对于可以容忍更长 GC 停顿时间的批处理任务，使用并行垃圾回收器可能更为合适。
调整新生代和老年代的比例：JVM 的堆内存被划分为新生代和老年代，其中新生代通常分为 Eden 区和两个 Survivor 区（S0和 S1）。这些区域的大小可以通过参数-XX:NewRatio，-XX:SurvivorRatio 进行调整。这种调整可以根据应用的对象生命周期进行，以减少 GC 的次数。
调整线程堆栈大小：使用-Xss 参数可以设置每个线程的堆栈大小。如果应用创建了大量的线程，减小线程堆栈大小可能会帮助减少内存消耗。
启用类数据共享：类数据共享可以加快 JVM 启动速度并减少内存消耗。可以通过-XX:+UseSharedSpaces 参数启用 CDS。
使用 JVM 内建工具进行监控和故障排查：JVM 提供了一些内建工具，如 JConsole, VisualVM, jstat 等，可以用于监控 JVM 的性能和资源使用情况，帮助定位和解决性能问题。

3、请解释下Java中的线程池是什么，如何使用线程池来提高程序的性能？

Java中的线程池是一种管理和复用线程的机制，可以通过预先创建、管理和重复利用线程对象来优化多线程程序的性能。使用线程池可以减少频繁创建和销毁线程带来的开销，并且可以控制同时执行任务的最大数量。
具体使用方法如下：

1. 使用’ExecutorService’接口提供的’newFixedThreadPool’方法初始化一个固定大小的线程池。
2. 创建实现了’Runnable’接口的任务。
3. 将任务提交给线程池处理，调用’submit()'方法提交任务。
4. 线程池会自动分配可用于处理任务的工作线程，并在执行完后将其放回到缓存队列中等待新任务。
   优点：使用线程池机制可以避免因频繁创建和销毁大量额外开销，能够高效触发系统资源利用率；同时，还可方便地控制并发协同与资源消耗。

4、请解释Java中HashMap和HashTable的区别？

HashMap和HashTable是两个常见的哈希表实现类，在以下几个方面有所不同：

1. 线程安全性：HashTable是线程安全的，各个方法都有synchronized修饰，适用于多线程环境。而HashMap不是线程安全的，如果多个线程同时访问一个HashMap实例并且至少一个线程修改了Map结构，则必须通过外部同步机制来保证其同步。
2. 允许空键和空值：HashMap允许插入null键和null值，而HashTable不允许。
3. 迭代器遍历顺序：HashMap的迭代器是fail-fast的，即在迭代过程中如果其它线程对HashMap进行结构修改（增加或者删除元素），会抛出异常。而HashTable继承自Dictionary类，并不支持迭代器。

5、什么是JVM垃圾回收？Java中有几种垃圾回收算法？

JVM垃圾回收指的是当Java应用程序运行时，自动释放不再使用的对象内存空间，并进行资源回收和整理过程。JVM提供了几种垃圾回收算法：

1. 标记-清除算法：首先标记所有被引用对象，在清除阶段将未标记的对象释放。
2. 复制算法：将内存分为相同大小的两块，每次只使用其中的一块。当一块内存用完了之后，将活着的对象复制到另一块内存上，并清除原来使用过的内存。
3. 标记-整理算法：先标记所有被引用对象，然后将活着的对象移动到一端，最后清除边界以外的对象。
4. 分代收集算法：根据对象生命周期划分为不同代，在垃圾回收时更关注年轻代，因为大多数新生的对象很快就会死去。这种方式减少了全局垃圾检查和处理时间。

6、请解释下Java中的String、StringBuilder和StringBuffer的区别？

String、StringBuilder和StringBuffer是Java用来操作字符串的类，在以下几个方面有所不同：

1. 可变性：String类是不可变类，即String对象在创建后其值不能被改变；而StringBuilder和StringBuffer类是可变类，提供了修改和拼接字符串方法。
2. 线程安全行：String是线程安全的；StringBuilder是非线程安全的；StringBuffer是线程安全但效率相对较低。
3. 性能效率：由于StringBuilder不是线程安全且没有额外开销，在并发访问场景下比其它两者更高效。如果需要多个线程共享一个字符串缓存区，推荐使用StringBuffer类。
   总的来说，如果需要频繁修改字符串且涉及多线程操作，应使用StringBuffer；如果是单线程操作且需要频繁修改字符串，则选择StringBuilder；而若字符串内存不需要被修改，则使用String更为合适。

7、Java的垃圾回收机制是什么？简要描述它的工作原理

垃圾回收机制是Java自动管理内存的一种方式，它会自动释放不再被引用或无法访问到的对象所占用的内存。
工作原理如下：

1. 标记阶段：从根对象开始遍历所有可达对象，并标记为“活跃”状态。
2. 清理阶段：遍历堆内存中所有已分配的对象，将未标记未“活跃”状态的对象清除出堆内存。
3. 压缩阶段：在清理完毕后，对堆进行整理，消除由于释放了一些空间而产生的碎片。

8、Java的内存区域分为几个部分？

堆（Heap）：存放对象实例的地方，包括新生代（Eden区，From Survivor区，To Survivor区）和老年代。
方法区：存储类的结构信息如运行时常量池，字段和方法数据等。
虚拟机栈：存储每个线程的执行信息，包括局部变量、操作数栈、动态链接和方法退出信息。
本地方法栈：为虚拟机使用到的Native方法服务。
程序计数器：指示当前线程正在执行的字节码指令。

9、什么情况下Java新建的对象不存储在Eden中？

1. 大对象直接进入老年代：所谓的“大对象”是指需要大量连续内存空间的Java对象。例如，很长的字符串或者大的数组。由于Eden区和Survivor区可能无法存放这样大的对象，所以大对象在新建时直接被分配到老年代中。
2. 长期存活的对象进入老年代：Java的垃圾收集器假设大部分对象都是“照生暮死”的，所以采用了分代收集的方法。当Eden区中的对象在Minor GC（小型垃圾收集）后仍然存活，且年龄（被Minor GC清理的次数）达到一定值（默认15）时，这些对象会被移动到老年代中。这个年龄阈值可以通过-XX:MaxTenuringThreshold参数进行设置。

10、Java中ThreadLocal的原理是什么？

ThreadLocal是Java中的一种线程封闭机制，它可以为每个线程都创建一个独立的变量副本，使得每个线程都可以独立地改变自己地副本，而不会影响其它线程所对应地副本==。ThreadLocal对于实现线程地局部变量以及线程安全十分有用。下面是ThreadLocal的基本工作原理：

1. 内部存储：每个Thread都有一个ThreadLocalMap类型的成员变量ThreadLocals，这个变量是ThreadLocal的内部类。
2. ThreadLocalMap的键为ThreadLocal对象，值为线程局部变量：也就是说，ThreadLocal本身并不存储值，它只是作为一个key来帮助线程从ThreadLocalMap获取一个线程局部变量。
3. get()方法：当调用ThreadLocal的get()方法时，实际上是去调用Thread.currentThread().getThreadLocalMap().get(this)。这个操作就是获取当前线程的threadLocals成员变量，然后以当前ThreadLocal实例作为key，去获取线程局部变量。
4. set()方法：当调用ThreadLocal的set()方法时，实际上是去调用Thread.currentThread().getThreadLocalMap().set(this,value)。这个操作就是获取当前线程的threadLocals成员变量，然后以当前ThreadLocal实例作为key，和将要存储的值作为value，存入ThreadLocalMap中。