2024java高频面试之JVM

说说 JVM 内存区域

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程序计数器

是「程序控制流的指示器，循环，跳转，异常处理，线程的恢复等工作都需要依赖程序计数器去完成」。程序计数器是「线程私有」的，它的「生命周期是和线程保持一致」的，我们知道，N 个核心数的 CPU 在同一时刻，最多有 N个线程同时运行，在我们真实的使用过程中可能会创建很多线程，JVM 的多线程其实是通过线程轮流切换，分配处理器执行时间来实现的。既然涉及的线程切换，所以每条线程必须有一个独立的程序计数器。

虚拟机栈

其描述的就是线程内存模型，「也可以称作线程栈」，也是每个「线程私有」的，「生命周期与线程保持一致」。在每个方法执行的时候，jvm 都会同步创建一个栈帧去存储局部变量表，操作数栈，动态连接，方法出口等信息。一个方法的生命周期就贯彻了一个栈帧从入栈到出栈的全部过程。

本地方法栈

概念很好理解，我们知道，java底层用了很多c的代码去实现，而其调用c端的方法上都会有native，代表本地方法服务，而本地方法栈就是为其服务的。

堆

可以说是jvm中最大的一块儿内存区域了，它是所有线程共享的，不管你是初学者还是资深开发，多少都会听说过堆，毕竟几乎所有的对象都会在堆中分配。

方法区

也是所有「线程共享」的区域，它「存储」了被 jvm 加载的「类型信息、常量、静态变量等数据」。运行时常量池就是方法区的一部分，编译期生成的各种字面量与符号引用就存储在其中。

垃圾对象是怎么找到的？

1.引用计数算法
就是给对象添加一个计数器每当有一个地方引用它的时候，计数器就加1每当有一个引用失效的时候，计数器就减1「「当计数器的值为0的时候，那么该对象就是垃圾了」」这种方案的原理很简单，而且判定的效率也非常高，但是却可能会有其他的额外情况需要考虑。相互引用比如两个「「对象循环引用」」，a 对象引用了 b 对象，b 对象也引用了 a 对象，a、b 对象却没有再被其他对象所引用了，其实正常来说这两个对象已经是垃圾了，因为没有其他对象在使用了，但是计数器内的数值却不是 0，所以引用计数算法就无法回收它们。这种算法是比较「「直接的找到垃圾」」，然后去回收，也被称为"直接垃圾收集"。

2.根可达算法
这也是「「JVM 默认使用」」的寻找垃圾算法它的原理就是定义了一系列的根，我们把它称为「「“GC Roots”」」，从「「“GC Roots”」」开始往下进行搜索，走过的路径我们把它称为「「“引用链”」」，当一个对象到「「“GC Roots”」」之间没有任何引用链相连时，那么这个对象就可以被当做垃圾回收了。
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GC Roots 有哪些?

在java中，有「「固定的GC Roots 对象」」和「「不固定的临时GC Roots对象」:
固定的GC Roots
1.在「「虚拟机栈(栈帧的本地变量表)中所引用的对象」」，譬如各个线程被调用的方法堆栈中使用到的参数、局部变量、临时变量等。在方法区中「类静态属性引用的对象」，譬如 Java 类的「引用静态变量」。在方法区中「「常量引用的对象」」，譬如字符串常量池中的引用。在方法区栈中「「JNI (譬如 Native 方法)引用的对象」」。Java 「「虚拟机内部的引用」」，如基本数据类型对应的 Class 对象，一些常驻的异常对象(空指针异常、OOM等)，还有类加载器。所有「「被 Synchronized 持有的对象」」。反应 Java 虚拟机内部情况的「「JMXBean、JVMTI 中注册的回调本地代码缓存等」」。
临时GC Roots:
为什么会有临时的 GC Roots ？:目前的垃圾回收大部分都是「「分代收集和局部回收」」，如果只针对某一部分区域进行局部回收，那么就必须要考虑的「「当前区域的对象有可能正被其他区域的对象所引用」」，这时候就要将这部分关联的对象也添加到 GC Roots 中去来确保根可达算法的准确性。这种算法是利用了「「逆向思维」」，找到使用的对象，剩下的就是垃圾，也被称为"间接垃圾收集"。

分代收集理论

Generational Collection（分代收集）算法：主流JVM的垃圾回收算法，把堆分为新生代、老年代、永久带。

新生代：刚初始化的对象，状态不稳定，每次垃圾回收时都有大量对象被回收。大部分垃圾收集器对于新生代都采取Copying算法，因为复制对象的次数较少。一般来说是将新生代划分为一块较大的Eden（伊甸园）空间和两块较小的Survivor（幸存者）空间（一般为8:1:1），每次使用Eden空间和其中的一块Survivor空间，当进行回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象复制到另一块Survivor空间中，然后清理掉Eden和刚才使用过的Survivor空间。

老年代：对象比较稳定，每次垃圾收集时只有少量对象需要被回收,一般使用的是Mark-Compact算法。

永久带：程序运行期间都不会被回收，一般位于方法区的静态区和常量池。

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