JVM面试虚拟机核心知识点解析
JVM内存结构
JVM内存结构是面试中的高频考点，主要包括以下几个区域：
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程序计数器（PC Register）
线程私有的一小块内存，记录当前线程执行的字节码行号，它是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的区域。 -
虚拟机栈（JVM Stack）
线程私有，存储方法执行时的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，局部变量表存放编译期可知的基本数据类型、对象引用等，如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，会抛出StackOverflowError；若虚拟机栈动态扩展失败，则抛出OutOfMemoryError。 -
本地方法栈（Native Method Stack）
与虚拟机栈类似，但为虚拟机使用到的native方法服务，也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。 -
堆（Heap）
所有线程共享的一块内存区域，用于存放对象实例和数组，是垃圾收集器管理的主要区域，可细分为新生代（Eden区、Survivor区）和老年代，堆内存不足时抛出OutOfMemoryError。 -
方法区（Method Area）
线程共享，存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等，JDK 8及之后用元空间（Metaspace）替代永久代，元空间使用本地内存，避免了永久代的OutOfMemoryError问题。 -
运行时常量池（Runtime Constant Pool）
方法区的一部分，用于存放编译期生成的字面量和符号引用，动态语言（如String.intern()）会运行时放入常量池。
垃圾回收机制
垃圾回收（GC）是JVM的核心功能，主要关注以下内容：
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判断对象存活
- 引用计数法：为每个对象添加引用计数器，引用为0时回收，但无法解决循环引用问题。
- 可达性分析算法：通过GC Roots作为起点，遍历所有可达对象，不可达的即为垃圾，GC Roots包括虚拟机栈中引用的对象、静态变量引用的对象等。
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垃圾回收算法
- 标记-清除（Mark-Sweep）：标记存活对象，清除垃圾，缺点是内存碎片化。
- 复制算法（Copying）：将内存分为大小相等的两块，每次只使用一块，垃圾回收时将存活对象复制到另一块，适合新生代，无碎片但空间浪费。
- 标记-整理（Mark-Compact）：标记存活对象后，让所有存活对象向内存一端移动，直接清理端外内存，适合老年代。
- 分代收集：根据对象存活周期将堆分为新生代（复制算法）和老年代（标记-整理/标记-清除）。
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垃圾收集器
| 收集器组合 | 特点 | 适用场景 |
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| Serial/Serial Old | 单线程，STW（Stop-The-World）时间长 | 客户端模式 |
| Parallel Scavenge | 多线程，吞吐量优先 | 后台计算场景 |
| CMS | 低停顿，基于标记-清除 | 老年代 |
| G1 | 分区回收，可预测停顿时间 | 大内存服务器 |
| ZGC/Shenandoah | 超低停顿（毫秒级），并发整理 | 超大内存低延迟需求|
类加载机制
类加载的七个阶段包括：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载，其中关键步骤如下：
- 加载：通过类全限定名获取二进制字节流，生成方法区内的数据结构，在内存中生成
java.lang.Class对象。 - 验证：确保文件格式、元数据、字节码等符合规范。
- 准备：为静态变量分配内存并设置零值。
- 解析：将常量池内的符号引用替换为直接引用。
- 初始化：执行类构造器
<clinit>()方法，为静态变量赋初始值。
JVM性能调优
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调优工具
- jps：查看虚拟机进程。
- jstat：监控类加载、垃圾回收等运行数据。
- jmap：生成堆转储快照（Heap Dump）。
- jhat：分析Heap Dump文件。
- jstack：生成线程快照，分析死锁。
- VisualVM：多合一监控工具。
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调优策略
- 内存溢出：通过
-Xms、-Xmx调整堆大小；检查是否存在内存泄漏（通过MAT分析Heap Dump）。 - CPU飙高：使用
jstack分析线程状态，定位死循环或频繁锁竞争。 - GC频繁：调整新生代与老年代比例（
-XX:NewRatio），选择合适的垃圾收集器。
- 内存溢出：通过
常见面试题
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双亲委派模型
类加载时，先由父加载器尝试加载，失败后由子加载器加载，作用是避免重复加载和保证核心类库安全（如java.lang.String不会被自定义类覆盖）。
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内存泄漏与内存溢出
- 内存泄漏：对象不再使用但无法被GC回收（如静态集合引用对象）。
- 内存溢出：内存空间不足，无法为新对象分配内存（如堆内存设置过小）。
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Minor GC与Full GC触发条件
- Minor GC：新生代空间不足时触发，STW较短。
- Full GC：老年代空间不足、方法区空间不足或通过
System.gc()触发，STW较长。
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如何判断对象是否被回收？
通过可达性分析算法，从GC Roots出发，不可达的对象即可回收。
JVM作为Java程序运行的核心，其内存结构、垃圾回收、类加载机制等知识点是面试中的重点，掌握JVM原理不仅能帮助开发者写出高性能代码，还能在排查线上问题时快速定位根源，建议结合实际项目场景，通过工具实践加深理解，同时关注JVM新特性（如ZGC、值类型等）,保持技术视野的更新。
