阿里P8架构师倾力推荐，2021年末总结，Java面试题合集

阿里P8架构师倾力推荐，2021年末总结，Java面试题合集 前言

作为一名 Java 从业者，虽然近几年，无论是使用规模、开发者人数，还是技术生态成熟度、相关工具的丰富程度，Java 都在后端开发语言中有着不可撼动的地位，也是开发各类业务系统的首选语言。

而且薪资也非常可观

 

但很多同学却总有种“做不动”的感觉。项目还好说，用 Java 写系统代码都没有问题，可一旦有人问到 Java 程序运行起来以后内部发生了什么，怎么让它运行的更好？大多数同学就可能答不上来了。

而现在面试 Java 岗位，无论什么规模的公司，面试官必问到 JVM 相关的问题，什么线程、内存模型、JVM 运行时内存、垃圾回收与算法、GC 垃圾收集器、JAVA IO/NIO 、JVM 类加载机制等等知识点。

在面试中，这些问题如果答不好，可能直接影响你的薪资。

这里和大家分享一张 JVM 和性能优化大图，包含了 Java 工程师一定要花时间学会的 Java 内存区域、垃圾回收器和内存分配策略、JVM 的执行子系统、编写高效优雅 Java 程序、性能优化等等知识点。（感兴趣的同学可以关注小编+私信【电子书】领取高清完整版图谱）

 

接下来就带大家详细了解一下，2021 年一线大厂技术面试 JVM 知识的必考问题，看看你能答出几道？

什么情况下会发生栈内存溢出。

详解JVM内存模型

JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor。

JVM中一次完整的GC流程是怎样的，对象如何晋升到老年代

你知道哪几种垃圾收集器，各自的优缺点，重点讲下cms和G1，包括原理，流程，优缺点。

说一说 JVM 运行时数据区？

GC 收集器有哪些？CMS 收集器与 G1 收集器的特点？

如何判断 Java 对象已经被回收？

垃圾回收算法有哪些？

堆和栈的区别是什么？

一什么情况下会发生栈内存溢出。

路思： 描述栈定义，再描述为什么会溢出，再说明一下相关配置参数，OK的话可以给面试官手写是一个栈溢出的demo。

我的答案：

栈是线程私有的，他的生命周期与线程相同，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用存储局部变量表， *** 作数栈，动态链接，方法出口等信息。局部变量表又包含基本数据类型，对象引用类型如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常，方递归调用产生这种结果。如果Java虚拟机栈可以动态扩展，并且扩展的动作已经尝试过，但是无法申请到足够的内去完成扩展，或者在新建立线程的时候没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈，那么Java虚拟机将抛出一个OutOfMemory 异常。(线程启动过多)参数 -Xss 去调整JVM栈的大小 二详解JVM内存模型

思路： 给面试官画一下JVM内存模型图，并描述每个模块的定义，作用，以及可能会存在的题，如栈溢出等。

我的答案：

JVM内存结构

程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器，用于记录正在执行的虚拟机字节指令地址，线程私有。

Java虚拟栈：存放基本数据类型、对象的引用、方法出口等，线程私有。

Native方法栈：和虚拟栈相似，只不过它服务于Native方法，线程私有。

Java堆：java内存最大的一块，所有对象实例、数组都存放在java堆，GC回收的地方，线程共享。

方法区：存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码数据等。（即永久带），回收目标主要是常量池的回收和类型的卸载，各线程共享

三JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代。新生代中为什么要分为Eden和Survivor。

思路： 先讲一下JAVA堆，新生代的划分，再谈谈它们之间的转化，相互之间一些参数的配（如： –XX:NewRatio，–XX:SurvivorRatio等），再解释为什么要这样划分，最好加一点自己的理解。

我的答案：

1）共享内存区划分

共享内存区 = 持久带 + 堆持久带 = 方法区 + 其他Java堆 = 老年代 + 新生代新生代 = Eden + S0 + S1

2）一些参数的配置

默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ，可以通过参数 –XX:NewRatio 配置。默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定)Survivor区中的对象被复制次数为15(对应虚拟机参数 -XX:+MaxTenuringThreshold)

3)为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？

如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多,所以需要分为Eden和Survivor。Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次MinorGC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor spaceS1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生） 四说一说 JVM 运行时数据区？

不同虚拟机的运行时数据区可能略微有所不同，但都会遵从 Java 虚拟机规范， Java 虚拟机规范规定的区域分为以下 5 个部分：

程序计数器

当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能；

Java 虚拟机栈

用于存储局部变量表、 *** 作数栈、动态链接、方法出口等信息；

本地方法栈

与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；

Java 堆

Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；

方法区

用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

五、GC 收集器有哪些？

并行收集器：串行收集器使用一个单独的线程进行收集，GC 时服务有停顿时间。

串行收集器：次要回收中使用多线程来执行。

CMS 收集器是基于“标记—清除”算法实现的，经过多次标记才会被清除。

G1 从整体来看是基于“标记—整理”算法实现的收集器，从局部（两个 Region 之间）上来看是基于“复制”算法实现的。

六、如何判断 Java 对象已经被回收？

1、引用计数算法

为每个对象创建一个引用计数，有对象引用时计数器 +1，引用被释放时计数 -1，当计数器为 0 时就可以被回收。它有一个缺点不能解决循环引用的问题；

2、可达性分析法

从 GC Roots 开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连时，则证明此对象是可以被回收的。

GC Roots：

1.虚拟机栈（本地变量表）引用的对象。

2.方法区静态属性引用的对象。

3.方法区常量引用的对象。

4.本地方法栈JNI（一般指naive方法）中引用的对象

 

图示 Object6、7、8 与起始点没有任何引用链，则说明不可用，需要被回收。

七、垃圾回收算法有哪些？

1、标记-清除（Mark-Sweep）

此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记所有被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。此算法需要暂停整个应用， 同时，会产生内存碎片。

 

2、复制（Copying）

此算法把内存空间划为两个相等的区域，每次只使用其中一个区域。垃圾回收时，遍历当前使用区域，把正在使用中的对象复制到另外一个区域中。

每次只处理正在使用中的对象，因此复制成本比较小，同时复制过去以后还能进行相应的内存整理，不会出现“碎片”问题。当然，缺点也是很明显的，需要两倍内存间。

 

3、标记-整理（Mark-Compact）

结合了前两个算法的优点，也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有被引用对象，第二阶段遍历整个堆，清除标记对象，并未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。

此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。

 

总结

以上资料均出自阿里P8架构师，整理的《2021Java技术栈面试总结合集》

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