Java 面试之 JVM 考察点和加分项
01 JVM 知识点汇总
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内存模型：程序计数器、方法区、堆、栈、本地方法栈的作用，保存哪些数据。 -
类加载：双亲委派的加载机制，以及常用类加载器分别加载哪种类型的类。 -
GC：分代回收的思想和依据，以及不同垃圾回收算法实现的思路、适合的场景。 -
性能调优：常用的 JVM 优化参数的作用，参数调优的依据，常用的 JVM 分析工具能分析哪类问题，以及使用方法。 -
执行模式：解释、编译、混合模式的优缺点，Java7 提供的分层编译技术。需要知道 JIT 即时编译技术和 OSR（栈上替换），知道 C1、C2 编译器针对的场景，其中 C2 针对 Server 模式，优化更激进。在新技术方面可以了解 Java10 提供的由 Java 实现的 Graal 编译器。 -
编译优化：前端编译器 javac 的编译过程、AST 抽象语法树、编译期优化和运行期优化。编译优化的常用技术包括公共子表达式的消除、方法内联、逃逸分析、栈上分配、同步消除等。明白了这些才能写出对编译器友好的代码。
02 详解 JVM 内存模型
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栈也叫方法栈，是线程私有的，线程在执行每个方法时都会同时创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈。 -
本地方法栈与栈类似，也是用来保存线程执行方法时的信息，不同的是，执行 Java 方法使用栈，而执行 native 方法使用本地方法栈。 -
程序计数器保存着当前线程所执行的字节码位置，每个线程工作时都有一个独立的计数器。程序计数器为执行 Java 方法服务，执行 native 方法时，程序计数器为空。
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堆是 JVM 管理的内存中最大的一块，堆被所有线程共享，目的是为了存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。当堆内存没有可用的空间时，会抛出 OOM 异常。根据对象存活的周期不同，JVM 把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器来进行对象的回收管理。 -
方法区也是各个线程共享的内存区域，又叫非堆区。用于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等数据，JDK 1.7 中的永久代和 JDK 1.8 中的 Metaspace 都是方法区的一种实现。
03 详解 JMM 内存可见性
03 详解 JMM 保证
可见性
有序性
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程序顺序原则，即一个线程内必须保证语义串行性； -
锁规则，即对同一个锁的解锁一定发生在再次加锁之前； -
happens-before 原则的传递性、线程启动、中断、终止规则等。
04 详解类加载机制
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加载是文件到内存的过程。通过类的完全限定名查找此类字节码文件，并利用字节码文件创建一个 Class 对象。 -
验证是对类文件内容验证。目的在于确保 Class 文件符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。主要包括四种：文件格式验证，元数据验证，字节码验证，符号引用验证。 -
准备阶段是进行内存分配。为类变量也就是类中由 static 修饰的变量分配内存，并且设置初始值。这里要注意，初始值是 0 或者 null，而不是代码中设置的具体值，代码中设置的值是在初始化阶段完成的。另外这里也不包含用 final 修饰的静态变量，因为 final 在编译的时候就会分配。 -
解析主要是解析字段、接口、方法。主要是将常量池中的符号引用替换为直接引用的过程。直接引用就是直接指向目标的指针、相对偏移量等。 -
初始化，主要完成静态块执行与静态变量的赋值。这是类加载最后阶段，若被加载类的父类没有初始化，则先对父类进行初始化。
05 详解类加载器
06 详解分代回收
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年轻代主要用来存放新创建的对象，年轻代分为 Eden 区和两个 Survivor 区。大部分对象在 Eden 区中生成。当 Eden 区满时，还存活的对象会在两个 Survivor 区交替保存，达到一定次数的对象会晋升到老年代。 -
老年代用来存放从年轻代晋升而来的，存活时间较长的对象。 -
永久代，主要保存类信息等内容，这里的永久代是指对象划分方式，不是专指 1.7 的 PermGen，或者 1.8 之后的 Metaspace。
引用计数法是通过对象被引用的次数来确定对象是否被使用，缺点是无法解决循环引用的问题。
复制算法需要 from 和 to 两块相同大小的内存空间，对象分配时只在 from 块中进行，回收时把存活对象复制到 to 块中，并清空 from 块，然后交换两块的分工，即把 from 块作为 to 块，把 to 块作为 from 块。缺点是内存使用率较低。
标记清除算法分为标记对象和清除不在使用的对象两个阶段，标记清除算法的缺点是会产生内存碎片。
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深入了解 JVM 的内存模型和 Java 的内存模型； -
要了解类的加载过程，了解双亲委派机制； -
要理解内存的可见性与 Java 内存模型对原子性、可见性、有序性的保证机制； -
要了解常用的 GC 算法的特点、执行过程，和适用场景，例如 G1 适合对最大延迟有要求的场合，ZGC 适用于 64 位系统的大内存服务中； -
要了解常用的 JVM 参数，明白对不同参数的调整会有怎样的影响，适用什么样的场景，例如垃圾回收的并发数、偏向锁设置等。
加分项
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如果在编译器优化方面有深入的了解的话，会让面试官觉得你对技术的深度比较有追求。例如知道在编程时如何合理利用栈上分配降低 GC 压力、如何编写适合内联优化等代码等。 -
如果你能有线上实际问题的排查经验或思路那就更好了，面试官都喜欢动手能力强的同学。例如解决过线上经常 FullGC 问题，排查过内存泄露问题等。 -
如果能有针对特定场景的 JVM 优化实践或者优化思路，也会有意想不到的效果。例如针对高并发低延迟的场景，如何调整 GC 参数尽量降低 GC 停顿时间，针对队列处理机如何尽可能提高吞吐率等； -
如果对最新的 JVM 技术趋势有所了解，也会给面试官留下比较深刻的印象。例如了解 ZGC 高效的实现原理，了解 Graalvm 的特点等。
真题汇总
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第 1 题 Java 内存模型前面讲过，面试时回答这个问题时记得和面试官确认是希望回答 JVM 的内存模型，还是 Java 对内存访问的模型，不要答跑偏。 -
第 2 题要复习一下什么场景下会触发 FullGC，例如年轻代晋升时老年代空间不足，例如永久代空间不足等。 -
第 3～6 题前面已经有过讲解，因此不再重复。
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第 7 题 volatile 要重点回答强制主内存读写同步以及防止指令重排序两点。 -
第 8、9 题前面已经讲过。 -
第 10 题重点介绍出强、弱、软、虚四种引用，以及在 GC 中的处理方式。 -
第 11 题可以了解一下 Java 自带的几种工具的功能，例如 JMC 中的飞行记录器，堆分析工具 MAT，线程分析工具 jstack 和获取堆信息的 jmap 等。