JVM 的主要作用是什么？

JVM 就是 Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM 屏蔽了與具體操作系統(tǒng)平臺相關的信息，使 Java 程序只需生成在 Java 虛擬機上運行的目標代碼 （字節(jié)碼），就可以在不同的平臺上運行。

請你描述一下 Java 的內(nèi)存區(qū)域？

JVM 在執(zhí)行 Java 程序的過程中會把它管理的內(nèi)存分為若干個不同的區(qū)域，這些組成部分有些是線程私有的，有些則是線程共享的，Java 內(nèi)存區(qū)域也叫做運行時數(shù)據(jù)區(qū)，它的具體劃分如下：

• 虛擬機棧 : Java 虛擬機棧是線程私有的數(shù)據(jù)區(qū)，Java 虛擬機棧的生命周期與線程相同，虛擬機棧也是局部變量的存儲位置。方法在執(zhí)行過程中，會在虛擬機棧中創(chuàng)建一個 棧幀(stack frame)。每個方法執(zhí)行的過程就對應了一個入棧和出棧的過程。

• 本地方法棧: 本地方法棧也是線程私有的數(shù)據(jù)區(qū)，本地方法棧存儲的區(qū)域主要是 Java 中使用 native 關鍵字修飾的方法所存儲的區(qū)域。
• 程序計數(shù)器：程序計數(shù)器也是線程私有的數(shù)據(jù)區(qū)，這部分區(qū)域用于存儲線程的指令地址，用于判斷線程的分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常、線程切換和恢復等功能，這些都通過程序計數(shù)器來完成。
• 方法區(qū)：方法區(qū)是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲虛擬機加載的 類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
• 堆：堆是線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)，堆是 JVM 中最大的一塊存儲區(qū)域，所有的對象實例都會分配在堆上。JDK 1.7后，字符串常量池從永久代中剝離出來，存放在堆中。

堆空間的內(nèi)存分配（默認情況下）：

老年代 ： 三分之二的堆空間

年輕代 ： 三分之一的堆空間

eden 區(qū)： 8/10 的年輕代空間

survivor 0 : 1/10 的年輕代空間

survivor 1 : 1/10 的年輕代空間

命令行上執(zhí)行如下命令，會查看默認的 JVM 參數(shù)。

java -XX:+PrintFlagsFinal -version

輸出的內(nèi)容非常多，但是只有兩行能夠反映出上面的內(nèi)存分配結(jié)果

• 運行時常量池：運行時常量池又被稱為 Runtime Constant Pool，這塊區(qū)域是方法區(qū)的一部分，它的名字非常有意思，通常被稱為 非堆。它并不要求常量一定只有在編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非編譯期間將常量放在常量池中，運行期間也可以將新的常量放入常量池中，String 的 intern 方法就是一個典型的例子。

請你描述一下 Java 中的類加載機制？

Java 虛擬機負責把描述類的數(shù)據(jù)從 Class 文件加載到系統(tǒng)內(nèi)存中，并對類的數(shù)據(jù)進行校驗、轉(zhuǎn)換解析和初始化，最終形成可以被虛擬機直接使用的 Java 類型，這個過程被稱之為 Java 的類加載機制。

一個類從被加載到虛擬機內(nèi)存開始，到卸載出內(nèi)存為止，一共會經(jīng)歷下面這些過程。

類加載機制一共有五個步驟，分別是加載、鏈接、初始化、使用和卸載階段，這五個階段的順序是確定的。

其中鏈接階段會細分成三個階段，分別是驗證、準備、解析階段，這三個階段的順序是不確定的，這三個階段通常交互進行。解析階段通常會在初始化之后再開始，這是為了支持 Java 語言的運行時綁定特性（也被稱為動態(tài)綁定）。

下面我們就來聊一下這幾個過程。

加載

關于什么時候開始加載這個過程，《Java 虛擬機規(guī)范》并沒有強制約束，所以這一點我們可以自由實現(xiàn)。加載是整個類加載過程的第一個階段，在這個階段，Java 虛擬機需要完成三件事情：

• 通過一個類的全限定名來獲取定義此類的二進制字節(jié)流。
• 將這個字節(jié)流表示的一種存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為運行時數(shù)據(jù)區(qū)中方法區(qū)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
• 在內(nèi)存中生成一個 Class 對象，這個對象就代表了這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的訪問入口。

《Java 虛擬機規(guī)范》并未規(guī)定全限定名是如何獲取的，所以現(xiàn)在業(yè)界有很多獲取全限定名的方式：

• 從 ZIP 包中讀取，最終會改變?yōu)?JAR、EAR、WAR 格式。
• 從網(wǎng)絡中獲取，最常見的應用就是 Web Applet。
• 運行時動態(tài)生成，使用最多的就是動態(tài)代理技術。
• 由其他文件生成，比如 JSP 應用場景，由 JSP 文件生成對應的 Class 文件。
• 從數(shù)據(jù)庫中讀取，這種場景就比較小了。
• 可以從加密文件中獲取，這是典型的防止 Class 文件被反編譯的保護措施。

加載階段既可以使用虛擬機內(nèi)置的引導類加載器來完成，也可以使用用戶自定義的類加載器來完成。程序員可以通過自己定義類加載器來控制字節(jié)流的訪問方式。

數(shù)組的加載不需要通過類加載器來創(chuàng)建，它是直接在內(nèi)存中分配，但是數(shù)組的元素類型（數(shù)組去掉所有維度的類型）最終還是要靠類加載器來完成加載。

驗證

加載過后的下一個階段就是驗證，因為我們上一步講到在內(nèi)存中生成了一個 Class 對象，這個對象是訪問其代表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的入口，所以這一步驗證的工作就是確保 Class 文件的字節(jié)流中的內(nèi)容符合《Java 虛擬機規(guī)范》中的要求，保證這些信息被當作代碼運行后，它不會威脅到虛擬機的安全。

驗證階段主要分為四個階段的檢驗：

文件格式驗證。

元數(shù)據(jù)驗證。

字節(jié)碼驗證。

符號引用驗證。

文件格式驗證

這一階段可能會包含下面這些驗證點：

• 魔數(shù)是否以 0xCAFEBABE 開頭。
• 主、次版本號是否在當前 Java 虛擬機接受范圍之內(nèi)。
• 常亮池的常量中是否有不支持的常量類型。
• 指向常量的各種索引值中是否有指向不存在的常量或不符合類型的常量。
• CONSTANT_Utf8_info 型的常量中是否有不符合 UTF8 編碼的數(shù)據(jù)。
• Class 文件中各個部分及文件本身是否有被刪除的或附加的其他信息。

實際上驗證點遠遠不止有這些，上面這些只是從 HotSpot 源碼中摘抄的一小段內(nèi)容。

元數(shù)據(jù)驗證

這一階段主要是對字節(jié)碼描述的信息進行語義分析，以確保描述的信息符合《Java 語言規(guī)范》，驗證點包括

• 驗證的類是否有父類（除了 Object 類之外，所有的類都應該有父類）。
• 要驗證類的父類是否繼承了不允許繼承的類。
• 如果這個類不是抽象類，那么這個類是否實現(xiàn)了父類或者接口中要求的所有方法。
• 是否覆蓋了 final 字段，是否出現(xiàn)了不符合規(guī)定的重載等。

需要記住這一階段只是對《Java 語言規(guī)范》的驗證。

字節(jié)碼驗證

字節(jié)碼驗證階段是最復雜的一個階段，這個階段主要是確定程序語意是否合法、是否是符合邏輯的。這個階段主要是對類的方法體（Class 文件中的 Code 屬性）進行校驗分析。這部分驗證包括

• 確保操作數(shù)棧的數(shù)據(jù)類型和實際執(zhí)行時的數(shù)據(jù)類型是否一致。
• 保證任何跳轉(zhuǎn)指令不會跳出到方法體外的字節(jié)碼指令上。
• 保證方法體中的類型轉(zhuǎn)換是有效的，例如可以把一個子類對象賦值給父類數(shù)據(jù)類型，但是不能把父類數(shù)據(jù)類型賦值給子類等諸如此不安全的類型轉(zhuǎn)換。
• 其他驗證。

如果沒有通過字節(jié)碼驗證，就說明驗證出問題。但是不一定通過了字節(jié)碼驗證，就能保證程序是安全的。

符號引用驗證

最后一個階段的校驗行為發(fā)生在虛擬機將符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用的時候，這個轉(zhuǎn)化將在連接的第三個階段，即解析階段中發(fā)生。符號引用驗證可以看作是對類自身以外的各類信息進行匹配性校驗，這個驗證主要包括

• 符號引用中的字符串全限定名是否能找到對應的類。
• 指定類中是否存在符合方法的字段描述符以及簡單名稱所描述的方法和字段。
• 符號引用的類、字段方法的可訪問性是否可被當前類所訪問。
• 其他驗證。

這一階段主要是確保解析行為能否正常執(zhí)行，如果無法通過符號引用驗證，就會出現(xiàn)類似 IllegalAccessError、NoSuchFieldError、NoSuchMethodError 等錯誤。

驗證階段對于虛擬機來說非常重要，如果能通過驗證，就說明你的程序在運行時不會產(chǎn)生任何影響。

準備

準備階段是為類中的變量分配內(nèi)存并設置其初始值的階段，這些變量所使用的內(nèi)存都應當在方法區(qū)中進行分配，在 JDK 7 之前，HotSpot 使用永久代來實現(xiàn)方法區(qū)，是符合這種邏輯概念的。而在 JDK 8 之后，變量則會隨著 Class 對象一起存放在 Java 堆中。

下面通常情況下的基本類型和引用類型的初始值

除了"通常情況"下，還有一些"例外情況"，如果類字段屬性中存在 ConstantValue 屬性，那就這個變量值在初始階段就會初始化為 ConstantValue 屬性所指定的初始值，比如

public static final int value = "666";

編譯時就會把 value 的值設置為 666。

解析

解析階段是 Java 虛擬機將常量池內(nèi)的符號引用替換為直接引用的過程。

• 符號引用：符號引用以一組符號來描述所引用的目標。符號引用可以是任何形式的字面量，只要使用時能無歧義地定位到目標即可，符號引用和虛擬機的布局無關。
• 直接引用：直接引用可以直接指向目標的指針、相對便宜量或者一個能間接定位到目標的句柄。直接引用和虛擬機的布局是相關的，不同的虛擬機對于相同的符號引用所翻譯出來的直接引用一般是不同的。如果有了直接引用，那么直接引用的目標一定被加載到了內(nèi)存中。

這樣說你可能還有點不明白，我再換一種說法：

在編譯的時候一個每個 Java 類都會被編譯成一個 class 文件，但在編譯的時候虛擬機并不知道所引用類的地址，所以就用符號引用來代替，而在這個解析階段就是為了把這個符號引用轉(zhuǎn)化成為真正的地址的階段。

《Java 虛擬機規(guī)范》并未規(guī)定解析階段發(fā)生的時間，只要求了在 anewarray、checkcast、getfield、getstatic、instanceof、invokedynamic、invokeinterface、invokespecial、invokestatic、invokevirtual、ldc、ldc_w、ldc2_w、multianewarray、new、putfield 和 putstatic 這 17 個用于操作符號引用的字節(jié)碼指令之前，先對所使用的符號引用進行解析。

解析也分為四個步驟

類或接口的解析

字段解析

方法解析

接口方法解析

初始化

初始化是類加載過程的最后一個步驟，在之前的階段中，都是由 Java 虛擬機占主導作用，但是到了這一步，卻把主動權移交給應用程序。

對于初始化階段，《Java 虛擬機規(guī)范》嚴格規(guī)定了只有下面這六種情況下才會觸發(fā)類的初始化。

• 在遇到 new、getstatic、putstatic 或者 invokestatic 這四條字節(jié)碼指令時，如果沒有進行過初始化，那么首先觸發(fā)初始化。通過這四個字節(jié)碼的名稱可以判斷，這四條字節(jié)碼其實就兩個場景，調(diào)用 new 關鍵字的時候進行初始化、讀取或者設置一個靜態(tài)字段的時候、調(diào)用靜態(tài)方法的時候。
• 在初始化類的時候，如果父類還沒有初始化，那么就需要先對父類進行初始化。
• 在使用 java.lang.reflect 包的方法進行反射調(diào)用的時候。
• 當虛擬機啟動時，用戶需要指定執(zhí)行主類的時候，說白了就是虛擬機會先初始化 main 方法這個類。
• 在使用 JDK 7 新加入的動態(tài)語言支持時，如果一個 jafva.lang.invoke.MethodHandle 實例最后的解析結(jié)果為 REF_getstatic、REF_putstatic、REF_invokeStatic、REF_newInvokeSpecial 四種類型的方法句柄，并且這個方法句柄對應的類沒有進行過初始化，需要先對其進行初始化。
• 當一個接口中定義了 JDK 8 新加入的默認方法（被 default 關鍵字修飾的接口方法）時，如果有這個借口的實現(xiàn)類發(fā)生了初始化，那該接口要在其之前被初始化。

其實上面只有前四個大家需要知道就好了，后面兩個比較冷門。

如果說要答類加載的話，其實聊到這里已經(jīng)可以了，但是為了完整性，我們索性把后面兩個過程也來聊一聊。

使用

這個階段沒什么可說的，就是初始化之后的代碼由 JVM 來動態(tài)調(diào)用執(zhí)行。

卸載

當代表一個類的 Class 對象不再被引用，那么 Class 對象的生命周期就結(jié)束了，對應的在方法區(qū)中的數(shù)據(jù)也會被卸載。

⚠️但是需要注意一點：JVM 自帶的類加載器裝載的類，是不會卸載的，由用戶自定義的類加載器加載的類是可以卸載的。

在 JVM 中，對象是如何創(chuàng)建的？

如果要回答對象是怎么創(chuàng)建的，我們一般想到的回答是直接 new 出來就行了，這個回答不僅局限于編程中，也融入在我們生活中的方方面面。

但是遇到面試的時候你只回答一個"new 出來就行了"顯然是不行的，因為面試更趨向于讓你解釋當程序執(zhí)行到 new 這條指令時，它的背后發(fā)生了什么。

所以你需要從 JVM 的角度來解釋這件事情。

當虛擬機遇到一個 new 指令時（其實就是字節(jié)碼），首先會去檢查這個指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個類的符號引用，并且檢查這個符號引用所代表的類是否已經(jīng)被加載、解析和初始化。

因為此時很可能不知道具體的類是什么，所以這里使用的是符號引用。

如果發(fā)現(xiàn)這個類沒有經(jīng)過上面類加載的過程，那么就執(zhí)行相應的類加載過程。

類檢查完成后，接下來虛擬機將會為新生對象分配內(nèi)存，對象所需的大小在類加載完成后便可確定（我會在下面的面試題中介紹）。

分配內(nèi)存相當于是把一塊固定的內(nèi)存塊從堆中劃分出來。劃分出來之后，虛擬機會將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值，如果使用了 TLAB（本地線程分配緩沖），這一項初始化工作可以提前在 TLAB 分配時進行。這一步操作保證了對象實例字段在 Java 代碼中可以不賦值就能直接使用。

接下來，Java 虛擬機還會對對象進行必要的設置，比如確定對象是哪個類的實例、對象的 hashcode、對象的 gc 分代年齡信息。這些信息存放在對象的對象頭（Object Header）中。

如果上面的工作都做完后，從虛擬機的角度來說，一個新的對象就創(chuàng)建完畢了；但是對于程序員來說，對象創(chuàng)建才剛剛開始，因為構(gòu)造函數(shù)，即 Class 文件中的 <init>() 方法還沒有執(zhí)行，所有字段都為默認的零值。new 指令之后才會執(zhí)行 <init>() 方法，然后按照程序員的意愿對對象進行初始化，這樣一個對象才可能被完整的構(gòu)造出來。

內(nèi)存分配方式有哪些呢？

在類加載完成后，虛擬機需要為新生對象分配內(nèi)存，為對象分配內(nèi)存相當于是把一塊確定的區(qū)域從堆中劃分出來，這就涉及到一個問題，要劃分的堆區(qū)是否規(guī)整。

假設 Java 堆中內(nèi)存是規(guī)整的，所有使用過的內(nèi)存放在一邊，未使用的內(nèi)存放在一邊，中間放著一個指針，這個指針為分界指示器。那么為新對象分配內(nèi)存空間就相當于是把指針向空閑的空間挪動對象大小相等的距離，這種內(nèi)存分配方式叫做指針碰撞(Bump The Pointer)。

如果 Java 堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，已經(jīng)被使用的內(nèi)存和未被使用的內(nèi)存相互交錯在一起，這種情況下就沒有辦法使用指針碰撞，這里就要使用另外一種記錄內(nèi)存使用的方式：空閑列表(Free List)，空閑列表維護了一個列表，這個列表記錄了哪些內(nèi)存塊是可用的，在分配的時候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對象實例，并更新列表上的記錄。

所以，上述兩種分配方式選擇哪個，取決于 Java 堆是否規(guī)整來決定。在一些垃圾收集器的實現(xiàn)中，Serial、ParNew 等帶壓縮整理過程的收集器，使用的是指針碰撞；而使用 CMS 這種基于清除算法的收集器時，使用的是空閑列表，具體的垃圾收集器我們后面會聊到。

請你說一下對象的內(nèi)存布局？

在 hotspot 虛擬機中，對象在內(nèi)存中的布局分為三塊區(qū)域：

對象頭(Header)

實例數(shù)據(jù)(Instance Data)

對齊填充(Padding）

這三塊區(qū)域的內(nèi)存分布如下圖所示

我們來詳細介紹一下上面對象中的內(nèi)容。

對象頭 Header

對象頭 Header 主要包含 MarkWord 和對象指針 Klass Pointer，如果是數(shù)組的話，還要包含數(shù)組的長度。

在 32 位的虛擬機中 MarkWord ，Klass Pointer 和數(shù)組長度分別占用 32 位，也就是 4 字節(jié)。

如果是 64 位虛擬機的話，MarkWord ，Klass Pointer 和數(shù)組長度分別占用 64 位，也就是 8 字節(jié)。

在 32 位虛擬機和 64 位虛擬機的 Mark Word 所占用的字節(jié)大小不一樣，32 位虛擬機的 Mark Word 和 Klass Pointer 分別占用 32 bits 的字節(jié)，而 64 位虛擬機的 Mark Word 和 Klass Pointer 占用了64 bits 的字節(jié)，下面我們以 32 位虛擬機為例，來看一下其 Mark Word 的字節(jié)具體是如何分配的。

用中文翻譯過來就是

• 無狀態(tài)也就是無鎖的時候，對象頭開辟 25 bit 的空間用來存儲對象的 hashcode ，4 bit 用于存放分代年齡，1 bit 用來存放是否偏向鎖的標識位，2 bit 用來存放鎖標識位為 01。
• 偏向鎖 中劃分更細，還是開辟 25 bit 的空間，其中 23 bit 用來存放線程ID，2bit 用來存放 epoch，4bit 存放分代年齡，1 bit 存放是否偏向鎖標識， 0 表示無鎖，1 表示偏向鎖，鎖的標識位還是 01。
• 輕量級鎖中直接開辟 30 bit 的空間存放指向棧中鎖記錄的指針，2bit 存放鎖的標志位，其標志位為 00。
• 重量級鎖中和輕量級鎖一樣，30 bit 的空間用來存放指向重量級鎖的指針，2 bit 存放鎖的標識位，為 11。
• GC標記開辟 30 bit 的內(nèi)存空間卻沒有占用，2 bit 空間存放鎖標志位為 11。

其中無鎖和偏向鎖的鎖標志位都是 01，只是在前面的 1 bit 區(qū)分了這是無鎖狀態(tài)還是偏向鎖狀態(tài)。

關于為什么這么分配的內(nèi)存，我們可以從 OpenJDK 中的markOop.hpp類中的枚舉窺出端倪

來解釋一下

• age_bits 就是我們說的分代回收的標識，占用4字節(jié)
• lock_bits 是鎖的標志位，占用2個字節(jié)
• biased_lock_bits 是是否偏向鎖的標識，占用1個字節(jié)。
• max_hash_bits 是針對無鎖計算的 hashcode 占用字節(jié)數(shù)量，如果是 32 位虛擬機，就是 32 - 4 - 2 -1 = 25 byte，如果是 64 位虛擬機，64 - 4 - 2 - 1 = 57 byte，但是會有 25 字節(jié)未使用，所以 64 位的hashcode 占用 31 byte。
• hash_bits 是針對 64 位虛擬機來說，如果最大字節(jié)數(shù)大于 31，則取 31，否則取真實的字節(jié)數(shù)
• cms_bits 我覺得應該是不是 64 位虛擬機就占用 0 byte，是 64 位就占用 1byteepoch_bits 就是
• epoch 所占用的字節(jié)大小，2 字節(jié)。

在上面的虛擬機對象頭分配表中，我們可以看到有幾種鎖的狀態(tài)：無鎖（無狀態(tài)），偏向鎖，輕量級鎖，重量級鎖，其中輕量級鎖和偏向鎖是 JDK1.6 中對 synchronized 鎖進行優(yōu)化后新增加的，其目的就是為了大大優(yōu)化鎖的性能，所以在 JDK 1.6 中，使用 synchronized 的開銷也沒那么大了。其實從鎖有無鎖定來講，還是只有無鎖和重量級鎖，偏向鎖和輕量級鎖的出現(xiàn)就是增加了鎖的獲取性能而已，并沒有出現(xiàn)新的鎖。

所以我們的重點放在對 synchronized 重量級鎖的研究上，當 monitor 被某個線程持有后，它就會處于鎖定狀態(tài)。在 HotSpot 虛擬機中，monitor 的底層代碼是由 ObjectMonitor 實現(xiàn)的，其主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下（位于 HotSpot 虛擬機源碼 ObjectMonitor.hpp 文件，C++ 實現(xiàn)的）

這段 C++ 中需要注意幾個屬性：_WaitSet 、 _EntryList 和 _Owner，每個等待獲取鎖的線程都會被封裝稱為 ObjectWaiter 對象。

_Owner 是指向了 ObjectMonitor 對象的線程，而 _WaitSet 和 _EntryList 就是用來保存每個線程的列表。

那么這兩個列表有什么區(qū)別呢？這個問題我和你聊一下鎖的獲取流程你就清楚了。

鎖的兩個列表

當多個線程同時訪問某段同步代碼時，首先會進入 _EntryList 集合，當線程獲取到對象的 monitor 之后，就會進入 _Owner 區(qū)域，并把 ObjectMonitor 對象的 _Owner 指向為當前線程，并使 _count + 1，如果調(diào)用了釋放鎖（比如 wait）的操作，就會釋放當前持有的 monitor ，owner = null， _count - 1，同時這個線程會進入到 _WaitSet 列表中等待被喚醒。如果當前線程執(zhí)行完畢后也會釋放 monitor 鎖，只不過此時不會進入 _WaitSet 列表了，而是直接復位 _count 的值。

Klass Pointer 表示的是類型指針，也就是對象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。

你可能不是很理解指針是個什么概念，你可以簡單理解為指針就是指向某個數(shù)據(jù)的地址。

實例數(shù)據(jù) Instance Data

實例數(shù)據(jù)部分是對象真正存儲的有效信息，也是代碼中定義的各個字段的字節(jié)大小，比如一個 byte 占 1 個字節(jié)，一個 int 占用 4 個字節(jié)。

對齊 Padding

對齊不是必須存在的，它只起到了占位符(%d, %c 等)的作用。這就是 JVM 的要求了，因為 HotSpot JVM 要求對象的起始地址必須是 8 字節(jié)的整數(shù)倍，也就是說對象的字節(jié)大小是 8 的整數(shù)倍，不夠的需要使用 Padding 補全。

對象訪問定位的方式有哪些？

我們創(chuàng)建一個對象的目的當然就是為了使用它，但是，一個對象被創(chuàng)建出來之后，在 JVM 中是如何訪問這個對象的呢？一般有兩種方式：通過句柄訪問和 通過直接指針訪問。

• 如果使用句柄訪問方式的話，Java 堆中可能會劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，引用（reference）中存儲的是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象的實例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自具體的地址信息。如下圖所示。

• 如果使用直接指針訪問的話，Java 堆中對象的內(nèi)存布局就會有所區(qū)別，棧區(qū)引用指示的是堆中的實例數(shù)據(jù)的地址，如果只是訪問對象本身的話，就不會多一次直接訪問的開銷，而對象類型數(shù)據(jù)的指針是存在于方法區(qū)中，如果定位的話，需要多一次直接定位開銷。如下圖所示

這兩種對象訪問方式各有各的優(yōu)勢，使用句柄最大的好處就是引用中存儲的是句柄地址，對象移動時只需改變句柄的地址就可以，而無需改變對象本身。

使用直接指針來訪問速度更快，它節(jié)省了一次指針定位的時間開銷，由于對象訪問在 Java 中非常頻繁，因為這類的開銷也是值得優(yōu)化的地方。

上面聊到了對象的兩種數(shù)據(jù)，一種是對象的實例數(shù)據(jù)，這沒什么好說的，就是對象實例字段的數(shù)據(jù)，一種是對象的類型數(shù)據(jù)，這個數(shù)據(jù)說的是對象的類型、父類、實現(xiàn)的接口和方法等。

如何判斷對象已經(jīng)死亡？

我們大家知道，基本上所有的對象都在堆中分布，當我們不再使用對象的時候，垃圾收集器會對無用對象進行回收♻️，那么 JVM 是如何判斷哪些對象已經(jīng)是"無用對象"的呢？

這里有兩種判斷方式，首先我們先來說第一種：引用計數(shù)法。

引用計數(shù)法的判斷標準是這樣的：在對象中添加一個引用計數(shù)器，每當有一個地方引用它時，計數(shù)器的值就會加一；當引用失效時，計數(shù)器的值就會減一；只要任何時刻計數(shù)器為零的對象就是不會再被使用的對象。雖然這種判斷方式非常簡單粗暴，但是往往很有用，不過，在 Java 領域，主流的 Hotspot 虛擬機實現(xiàn)并沒有采用這種方式，因為引用計數(shù)法不能解決對象之間的循環(huán)引用問題。

循環(huán)引用問題簡單來講就是兩個對象之間互相依賴著對方，除此之外，再無其他引用，這樣虛擬機無法判斷引用是否為零從而進行垃圾回收操作。

還有一種判斷對象無用的方法就是可達性分析算法。

當前主流的 JVM 都采用了可達性分析算法來進行判斷，這個算法的基本思路就是通過一系列被稱為GC Roots的根對象作為起始節(jié)點集，從這些節(jié)點開始，根據(jù)引用關系向下搜索，搜索過程走過的路徑被稱為引用鏈（Reference Chain），如果某個對象到 GC Roots 之間沒有任何引用鏈相連接，或者說從 GC Roots 到這個對象不可達時，則證明此這個對象是無用對象，需要被垃圾回收。

這種引用方式如下

如上圖所示，從枚舉根節(jié)點 GC Roots 開始進行遍歷，object 1 、2、3、4 是存在引用關系的對象，而 object 5、6、7 之間雖然有關聯(lián)，但是它們到 GC Roots 之間是不可大的，所以被認為是可以回收的對象。

• 在 Java 技術體系中，可以作為 GC Roots 進行檢索的對象主要有
• 在虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象。
• 方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象，比如 Java 類的引用類型靜態(tài)變量。
• 方法區(qū)中常量引用的對象，比如字符串常量池中的引用。
• 在本地方法棧中 JNI 引用的對象。
• JVM 內(nèi)部的引用，比如基本數(shù)據(jù)類型對應的 Class 對象，一些異常對象比如 NullPointerException、OutOfMemoryError 等，還有系統(tǒng)類加載器。
• 所有被 synchronized 持有的對象。
• 還有一些 JVM 內(nèi)部的比如 JMXBean、JVMTI 中注冊的回調(diào)，本地代碼緩存等。
• 根據(jù)用戶所選的垃圾收集器以及當前回收的內(nèi)存區(qū)域的不同，還可能會有一些對象臨時加入，共同構(gòu)成 GC Roots 集合。

雖然我們上面提到了兩種判斷對象回收的方法，但無論是引用計數(shù)法還是判斷 GC Roots 都離不開引用這一層關系。

這里涉及到到強引用、軟引用、弱引用、虛引用的引用關系，你可以閱讀作者的這一篇文章

小心點，別被當成垃圾回收了。

如何判斷一個不再使用的類？

判斷一個類型屬于"不再使用的類"需要滿足下面這三個條件

• 這個類所有的實例已經(jīng)被回收，也就是 Java 堆中不存在該類及其任何這個類字累的實例
• 加載這個類的類加載器已經(jīng)被回收，但是類加載器一般很難會被回收，除非這個類加載器是為了這個目的設計的，比如 OSGI、JSP 的重加載等，否則通常很難達成。
• 這個類對應的 Class 對象沒有任何地方被引用，無法在任何時刻通過反射訪問這個類的屬性和方法。

虛擬機允許對滿足上面這三個條件的無用類進行回收操作。

到此這篇關于JAVA JVM面試題總結(jié)的文章就介紹到這了,更多相關JAVA JVM面試題內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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