Jvm面试题总结及答案 300道（2022年最新版）

Java基础面试题 2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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Jvm面试题及答案（Jvm面试题大全带答案）发现网上很多Jvm面试题及答案整理都没有答案，所以花了很长时间搜集，本套Jvm面试题大全，有大量经典的Jvm面试题以及答案，包含Jvm语言常见面试题、面试经验技巧等，应届生，实习生，企业工作过的，都可参考学习!

如果不背 Jvm面试题的答案，肯定面试会挂！

这套Jvm面试题大全，希望对大家有帮助哈~

博主已将以下这些面试题整理成了一个面试手册，是PDF版的

1、ZGC 了解吗？

JDK11 中加入的具有实验性质的低延迟垃圾收集器，目标是尽可能在不影响吞吐量的前提下，实现在任意堆内存大小都可以把停顿时间限制在 10ms 以内的低延迟。

基于 Region 内存布局，不设分代，使用了读屏障、染色指针和内存多重映射等技术实现可并发的标记-整理，以低延迟为首要目标。

ZGC 的 Region 具有动态性，是动态创建和销毁的，并且容量大小也是动态变化的。

2、safepoint是什么？

STW并不会只发生在内存回收的时候。现在程序员这么卷，碰到几次safepoint的问题几率也是比较大的。

当发生GC时，用户线程必须全部停下来，才可以进行垃圾回收，这个状态我们可以认为JVM是安全的（safe），整个堆的状态是稳定的。

如果在GC前，有线程迟迟进入不了safepoint，那么整个JVM都在等待这个阻塞的线程，造成了整体GC的时间变长。

3、JVM 提供的常用工具

jps：

用来显示本地的 Java 进程，可以查看本地运行着几个 Java 程序，并显示他们的进程号。命令格式：jps

jinfo：

运行环境参数：Java System 属性和 JVM 命令行参数，Java class path 等信息。命令格式：jinfo 进程 pid

jstat：

监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具。命令格式：jstat -gc 123 250 20

jstack：

可以观察到 JVM 中当前所有线程的运行情况和线程当前状态。命令格式：jstack 进程 pid

jmap：

观察运行中的 JVM 物理内存的占用情况（如：产生哪些对象，及其数量）。命令格式：jmap [option] pid

4、CMS 收集器（多线程标记清除算法）

Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器，其最主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间，和其他年老代使用标记-整理算法不同，它使用多线程的标记-清除算法。最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。CMS 工作机制相比其他的垃圾收集器来说更复杂。整个过程分为以下 4 个阶段：

初始标记

只是标记一下 GC Roots 能直接关联的对象，速度很快，仍然需要暂停所有的工作线程。

并发标记

进行 GC Roots 跟踪的过程，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。

重新标记

为了修正在并发标记期间，因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，仍然需要暂停所有的工作线程。

并发清除

清除 GC Roots 不可达对象，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程。由于耗时最长的并发标记和并发清除过程中，垃圾收集线程可以和用户现在一起并发工作，所以总体上来看CMS 收集器的内存回收和用户线程是一起并发地执行。

5、对象都是优先分配在年轻代上的吗？

不是。当新生代内存不够时，老年代分配担保。而大对象则是直接在老年代分配。

6、有哪些 GC 算法？

标记-清除算法

分为标记和清除阶段，首先从每个 GC Roots 出发依次标记有引用关系的对象，最后清除没有标记的对象。

执行效率不稳定，如果堆包含大量对象且大部分需要回收，必须进行大量标记清除，导致效率随对象数量增长而降低。

存在内存空间碎片化问题，会产生大量不连续的内存碎片，导致以后需要分配大对象时容易触发 Full GC。

标记-复制算法

为了解决内存碎片问题，将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当使用的这块空间用完了，就将存活对象复制到另一块，再把已使用过的内存空间一次清理掉。主要用于进行新生代。

实现简单、运行高效，解决了内存碎片问题。代价是可用内存缩小为原来的一半，浪费空间。

HotSpot 把新生代划分为一块较大的 Eden 和两块较小的 Survivor，每次分配内存只使用 Eden 和其中一块 Survivor。垃圾收集时将 Eden 和 Survivor 中仍然存活的对象一次性复制到另一块 Survivor 上，然后直接清理掉 Eden 和已用过的那块 Survivor。HotSpot 默认Eden 和 Survivor 的大小比例是 8:1，即每次新生代中可用空间为整个新生代的 90%。

标记-整理算法

标记-复制算法在对象存活率高时要进行较多复制操作，效率低。如果不想浪费空间，就需要有额外空间分配担保，应对被使用内存中所有对象都存活的极端情况，所以老年代一般不使用此算法。

老年代使用标记-整理算法，标记过程与标记-清除算法一样，但不直接清理可回收对象，而是让所有存活对象都向内存空间一端移动，然后清理掉边界以外的内存。

标记-清除与标记-整理的差异在于前者是一种非移动式算法而后者是移动式的。如果移动存活对象，尤其是在老年代这种每次回收都有大量对象存活的区域，是一种极为负重的操作，而且移动必须全程暂停用户线程。如果不移动对象就会导致空间碎片问题，只能依赖更复杂的内存分配器和访问器解决。

7、有什么堆外内存的排查思路？

进程占用的内存，可以使用top命令，看RES段占用的值。如果这个值大大超出我们设定的最大堆内存，则证明堆外内存占用了很大的区域。

使用gdb可以将物理内存dump下来，通常能看到里面的内容。更加复杂的分析可以使用perf工具，或者谷歌开源的gperftools。那些申请内存最多的native函数，很容易就可以找到。

8、SWAP会影响性能么？

当操作系统内存不足的时候，会将部分数据写入到SWAP交换分中，但是SWAP的性能是比较低的。如果应用的访问量较大，需要频繁申请和销毁内存，就容易发生卡顿。一般高并发场景下，会禁用SWAP。

9、你知道哪些JVM性能调优

设定堆内存大小

1、 -Xmx：堆内存最大限制。设定新生代大小。新生代不宜太小，否则会有大量对象涌入老年代

2、 -XX:NewSize：新生代大小

3、 -XX:NewRatio 新生代和老生代占比

4、 -XX:SurvivorRatio：伊甸园空间和幸存者空间的占比

5、设定垃圾回收器年轻代用 -XX:+UseParNewGC 年老代用-XX:+UseConcMarkSweepGC

10、你都有哪些手段用来排查内存溢出？

（这个话题很大，可以从实践环节中随便摘一个进行总结，下面举例一个最普通的）

你可以来一个中规中矩的回

内存溢出包含很多种情况，我在平常工作中遇到最多的就是堆溢出。有一次线上遇到故障，重新启动后，使用jstat命令，发现Old区在一直增长。我使用jmap命令，导出了一份线上堆栈，然后使用MAT进行分析。通过对GC Roots的分析，我发现了一个非常大的HashMap对象，这个原本是有位同学做缓存用的，但是一个无界缓存，造成了堆内存占用一直上升。后来，将这个缓存改成 guava的Cache，并设置了弱引用，故障就消失了。

这个回答不是十分出彩，但着实是常见问题，让人挑不出毛病。

11、类加载为什么要使用双亲委派模式，有没有什么场景是打破了这个模式？

双亲委托模型的重要用途是为了解决类载入过程中的安全性问题。

1、假设有一个开发者自己编写了一个名为java.lang.Object的类，想借此欺骗JVM。现在他要使用自定义ClassLoader来加载自己编写的java.lang.Object类。

2、然而幸运的是，双亲委托模型不会让他成功。因为JVM会优先在Bootstrap ClassLoader的路径下找到java.lang.Object类，并载入它

Java的类加载是否一定遵循双亲委托模型？

1、在实际开发中，我们可以通过自定义ClassLoader，并重写父类的loadClass方法，来打破这一机制。

2、 SPI就是打破了双亲委托机制的(SPI：服务提供发现)。

12、生产环境 CPU 占用过高，你如何解决？

1、 top + H 指令找出占用 CPU 最高的进程的 pid

2、 top -H -p

在该进程中找到，哪些线程占用的 CPU 最高的线程，记录下 tid

3、 jstack -l

threads.txt，导出进程的线程栈信息到文本，导出出现异常的话，加上 -F 参数

4、将 tid 转换为十六进制，在 threads.txt 中搜索，查到对应的线程代码执行栈，在代码中查找占 CPU 比较高的原因。其中 tid 转十六进制，可以借助 Linux 的 printf "%x" tid 指令

我用上述方法查到过，jvm 多条线程疯狂 full gc 导致的CPU 100% 的问题和 JDK1.6 HashMap 并发 put 导致线程 CPU 100% 的问题

13、JVM 的内存模型是什么？

JVM 试图定义一种统一的内存模型，能将各种底层硬件以及操作系统的内存访问差异进行封装，使 Java 程序在不同硬件以及操作系统上都能达到相同的并发效果。它分为工作内存和主内存，线程无法对主存储器直接进行操作，如果一个线程要和另外一个线程通信，那么只能通过主存进行交换。

14、你知道哪些GC类型？

Minor GC：发生在年轻代的 GC。Major GC：发生在老年代的 GC。Full GC：全堆垃圾回收。比如 Metaspace 区引起年轻代和老年代的回收。

15、如何判断一个常量是废弃常量？

运行时常量池主要回收的是废弃的常量。假如在常量池中存在字符串 "abc"，如果当前没有任何 String 对象引用该字符串常量的话，就说明常量 "abc" 就是废弃常量，如果这时发生内存回收的话而且有必要的话，"abc" 就会被系统清理出常量池。

16、对象的内存布局了解吗？

对象在堆内存的存储布局可分为对象头、实例数据和对齐填充。

对象头占 12B，包括对象标记和类型指针。对象标记存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC 分代年龄、锁标志、偏向线程 ID 等，这部分占 8B，称为 Mark Word。Mark Word 被设计为动态数据结构，以便在极小的空间存储更多数据，根据对象状态复用存储空间。

类型指针是对象指向它的类型元数据的指针，占 4B。JVM 通过该指针来确定对象是哪个类的实例。

实例数据是对象真正存储的有效信息，即本类对象的实例成员变量和所有可见的父类成员变量。存储顺序会受到虚拟机分配策略参数和字段在源码中定义顺序的影响。相同宽度的字段总是被分配到一起存放，在满足该前提条件的情况下父类中定义的变量会出现在子类之前。

对齐填充不是必然存在的，仅起占位符作用。虚拟机的自动内存管理系统要求任何对象的大小必须是 8B 的倍数，对象头已被设为 8B 的 1 或 2 倍，如果对象实例数据部分没有对齐，需要对齐填充补全。

17、Java对象的布局了解过吗？

对象头区域此处存储的信息包括两部分：1、对象自身的运行时数据( MarkWord )，占8字节存储 hashCode、GC 分代年龄、锁类型标记、偏向锁线程 ID 、 CAS 锁指向线程 LockRecord 的指针等， synconized 锁的机制与这个部分( markwork )密切相关，用 markword 中最低的三位代表锁的状态，其中一位是偏向锁位，另外两位是普通锁位。2、对象类型指针( Class Pointer )，占4字节对象指向它的类元数据的指针、 JVM 就是通过它来确定是哪个 Class 的实例。

实例数据区域此处存储的是对象真正有效的信息，比如对象中所有字段的内容

对齐填充区域 JVM 的实现 HostSpot 规定对象的起始地址必须是 8 字节的整数倍，换句话来说，现在 64 位的 OS 往外读取数据的时候一次性读取 64bit 整数倍的数据，也就是 8 个字节，所以 HotSpot 为了高效读取对象，就做了"对齐"，如果一个对象实际占的内存大小不是 8byte 的整数倍时，就"补位"到 8byte 的整数倍。所以对齐填充区域的大小不是固定的。

18、谈谈双亲委派模型

1、 Parents Delegation Model，这里的 Parents 翻译成双亲有点不妥，类加载向上传递的过程中只有单亲；parents 更多的是多级向上的意思。

2、除了顶层的启动类加载器，其他的类加载器在加载之前，都会委派给它的父加载器进行加载，一层层向上传递，直到所有父类加载器都无法加载，自己才会加载该类。

3、双亲委派模型，更好地解决了各个类加载器协作时基础类的一致性问题，避免类的重复加载；防止核心API库被随意篡改。

JDK 9 之前

1、启动类加载器（Bootstrp ClassLoader），加载 /lib/rt.jar、-Xbootclasspath

2、扩展类加载器（Extension ClassLoader）sun.misc.Launcher$ExtClassLoader，加载 /lib/ext、java.ext.dirs

3、应用程序类加载器（Application ClassLoader，sun.misc.Launcher$AppClassLoader），加载 CLASSPTH、-classpath、-cp、Manifest

4、自定义类加载器

JDK 9 开始 Extension ClassLoader 被 Platform ClassLoader 取代，启动类加载器、平台类加载器、应用程序类加载器全都继承于 jdk.internal.loader.BuiltinClassLoader

类加载代码逻辑

protected synchronized Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { // 首先，检查请求的类是否已经被加载过了 Class c = findLoadedClass(name); if (c == null) { try { if (parent != null) { c = parent.loadClass(name, false); } else { c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { // 如果父类加载器抛出ClassNotFoundException // 说明父类加载器无法完成加载请求 } if (c == null) { // 在父类加载器无法加载时 // 再调用本身的findClass方法来进行类加载 c = findClass(name); } } if (resolve) { resolveClass(c); } return c; }

19、CMS分为哪几个阶段?

CMS已经弃用。生活美好，时间有限，不建议再深入研究了。如果碰到问题，直接祭出回收过程即可。

1、初始标记

2、并发标记

3、并发预清理

4、并发可取消的预清理

5、重新标记

6、并发清理

由于《深入理解java虚拟机》一书的流行，面试时省略3、4步一般也是没问题的。

20、解释 Java 堆空间及 GC？

当通过 Java 命令启动 Java 进程的时候，会为它分配内存。内存的一部分用于创建堆空间，当程序中创建对象的时候，就从对空间中分配内存。GC 是 JVM 内部的一个进程，回收无效对象的内存用于将来的分配。

21、堆

JVM内存管理最大的一块,对被线程共享,目的是存放对象的实例,几乎所欲的对象实例都会放在这里,当堆没有可用空间时,会抛出OOM异常.根据对象的存活周期不同,JVM把对象进行分代管理,由垃圾回收器进行垃圾的回收管理

22、老年代与标记复制算法

而老年代因为每次只回收少量对象，因而采用 Mark-Compact 算法。

1、 JAVA 虚拟机提到过的处于方法区的永生代(Permanet Generation)，它用来存储 class 类，常量，方法描述等。对永生代的回收主要包括废弃常量和无用的类。

2、对象的内存分配主要在新生代的 Eden Space 和 Survivor Space 的 From Space(Survivor 目前存放对象的那一块)，少数情况会直接分配到老生代。

3、当新生代的 Eden Space 和 From Space 空间不足时就会发生一次 GC，进行 GC 后， EdenSpace 和 From Space 区的存活对象会被挪到 To Space，然后将 Eden Space 和 FromSpace 进行清理。

4、如果 To Space 无法足够存储某个对象，则将这个对象存储到老生代。

5、在进行 GC 后，使用的便是 Eden Space 和 To Space 了，如此反复循环。

6、当对象在 Survivor 去躲过一次 GC 后，其年龄就会+1。默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中。

23、分代回收

分代回收基于两个事实:大部分对象很快就不使用了,还有一部分不会立即无用,但也不会持续很长时间

年轻代->标记-复制

老年代->标记-清除

24、说一下堆和栈的区别

1、物理地址堆的物理地址分配对对象是不连续的。因此性能慢些。在GC的时候也要考虑到不连续的分配，所以有各种算法。比如，标记-消除，复制，标记-压缩，分代（即新生代使用复制算法，老年代使用标记——压缩）栈使用的是数据结构中的栈，先进后出的原则，物理地址分配是连续的。所以性能快。

2、内存分别堆因为是不连续的，所以分配的内存是在运行期确认的，因此大小不固定。一般堆大小远远大于栈。栈是连续的，所以分配的内存大小要在编译期就确认，大小是固定的。

3、存放的内容堆存放的是对象的实例和数组。因此该区更关注的是数据的存储栈存放：局部变量，操作数栈，返回结果。该区更关注的是程序方法的执行。

4、程序的可见度堆对于整个应用程序都是共享、可见的。栈只对于线程是可见的。所以也是线程私有。他的生命周期和线程相同。

25、方法区/永久代（线程共享）

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 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.HotSpot VM把GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小) 。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。Java 虚拟机对 Class 文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可、装载和执行。

26、类加载器

虚拟机设计团队把加载动作放到 JVM 外部实现，以便让应用程序决定如何获取所需的类， JVM 提供了 3 种类加载器：

启动类加载器(Bootstrap ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib 目录中的，或通过-Xbootclasspath 参数指定路径中的，且被虚拟机认可（按文件名识别，如 rt.jar）的类。

扩展类加载器(Extension ClassLoader)

负责加载 JAVA_HOME\lib\ext 目录中的，或通过 java.ext.dirs 系统变量指定路径中的类库。

应用程序类加载器(Application ClassLoader)：

负责加载用户路径（classpath）上的类库。JVM 通过双亲委派模型进行类的加载，当然我们也可以通过继承 java.lang.ClassLoader实现自定义的类加载器。

27、谈谈永久代

1、 JDK 8 之前，Hotspot 中方法区的实现是永久代（Perm）

2、 JDK 7 开始把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出到堆，JDK 8 开始去除永久代，使用元空间（Metaspace），永久代剩余内容移至元空间，元空间直接在本地内存分配。

28、ZGC收集器中的染色指针有什么用？

染色指针是一种直接将少量额外的信息存储在指针上的技术，可是为什么指针本身也可以存储额外信息呢？在64位系统中，理论可以访问的内存高达16EB（2的64次幂）字节 [3] 。实际上，基于需求（用不到那么多内存）、性能（地址越宽在做地址转换时需要的页表级数越多）和成本（消耗更多晶体管）的考虑，在AMD64架构 [4] 中只支持到52位（4PB）的地址总线和48位（256TB）的虚拟地址空间，所以目前64位的硬件实际能够支持的最大内存只有256TB。此外，操作系统一侧也还会施加自己的约束，64位的Linux则分别支持47位（128TB）的进程虚拟地址空间和46位（64TB）的物理地址空间，64位的Windows系统甚至只支持44位（16TB）的物理地址空间。尽管Linux下64位指针的高18位不能用来寻址，但剩余的46位指针所能支持的64TB内存在今天仍然能够充分满足大型服务器的需要。鉴于此，ZGC的染色指针技术继续盯上了这剩下的46位指针宽度，将其高4位提取出来存储四个标志信息。通过这些标志位，虚拟机可以直接从指针中看到其引用对象的三色标记状态、是否进入了重分配集（即被移动过）、是否只能通过finalize()方法才能被访问到。当然，由于这些标志位进一步压缩了原本就只有46位的地址空间，也直接导致ZGC能够管理的内存不可以超过4TB（2的42次幂）。

29、JVM垃圾回收时候如何确定垃圾？什么是GC Roots？

JVM采用的是可达性分析算法。JVM是通过GC Roots来判定对象的存活的。从GC Roots向下追溯、搜索，会产生一个叫做Reference Chain的链条。当一个对象不能和任何一个GC Root产生关系，就判定为垃圾。

GC Roots大体包括：

1、活动线程相关的各种引用，比如虚拟机栈中栈帧里的引用。

2、类的静态变量的引用。

3、 JNI引用等。

当然也有比较详细的回答，个人认为这些就够了。详细版本如下：

1、 Java线程中，当前所有正在被调用的方法的 引用类型参数、局部变量、临时值等。也就是与我们 栈帧相关的各种引用。

2、所有当前被加载的Java类。

3、 Java类的引用类型静态变量。

4、运行时常量池里的引用类型常量（String或Class类型）。

5、 JVM内部数据结构的一些引用，比如 sun.jvm.hotspot.memory.Universe类。

6、用于同步的监控对象，比如调用了对象的 wait()方法。

7、 JNI handles，包括global handles和local handles

30、什么是内存屏障？

内存屏障，也叫内存栅栏，是一种CPU指令，用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题。LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能。