JVM 記憶體管理

既然是 Java 開發面試，那麼對 JVM 的考察當然也是必須的，面試官一般會問你對 JVM 有了解嗎？

我通常都會把我所瞭解的都說一遍，包括：JVM 記憶體劃分、JVM 垃圾回收的含義，有哪些 GC 演算法，年輕代和老年代各自的特點統統闡述一遍。

01. JVM 記憶體劃分：

1. 方法區（執行緒共享）：常量、靜態變數、JIT(即時編譯器) 編譯後的程式碼也都在方法區；

2. 堆記憶體（執行緒共享）：垃圾回收的主要場所；

3. 程式計數器： 當前執行緒執行的位元組碼的位置指示器；

4. 虛擬機器棧（棧記憶體）：儲存區域性變數、基本資料型別變數以及堆記憶體中某個物件的引用變數；

5. 本地方法棧 ：為 JVM 提供使用 native 方法的服務。

02. 類似-Xms、-Xmn 這些引數的含義：

答：

堆記憶體分配：

1. JVM 初始分配的記憶體由-Xms 指定，預設是實體記憶體的 1/64；

2. JVM 最大分配的記憶體由-Xmx 指定，預設是實體記憶體的 1/4；

3. 預設空餘堆記憶體小於 40% 時，JVM 就會增大堆直到-Xmx 的最大限制；空餘堆記憶體大於 70% 時，JVM 會減少堆直到 -Xms 的最小限制；

4. 因此伺服器一般設定-Xms、-Xmx 相等以避免在每次 GC 後調整堆的大小。物件的堆記憶體由稱為垃圾回收器的自動記憶體管理系統回收。

非堆記憶體分配：

1. JVM 使用-XX:PermSize 設定非堆記憶體初始值，預設是實體記憶體的 1/64；

2. 由 XX:MaxPermSize 設定最大非堆記憶體的大小，預設是實體記憶體的 1/4；

3. -Xmn2G：設定年輕代大小為 2G；

4. -XX:SurvivorRatio，設定年輕代中 Eden 區與 Survivor 區的比值。

03. 垃圾回收演算法有哪些？

答：

1. 引用計數 ：原理是此物件有一個引用，即增加一個計數，刪除一個引用則減少一個計數。垃圾回收時，只用收集計數為 0 的物件。此演算法最致命的是無法處理迴圈引用的問題；

2. 標記-清除 ：此演算法執行分兩階段。第一階段從引用根節點開始標記所有被引用的物件，第二階段遍歷整個堆，把未標記的物件清除；

   此演算法需要暫停整個應用，同時，會產生記憶體碎片；

3. 複製演算法 ：此演算法把記憶體空間劃為兩個相等的區域，每次只使用其中一個區域。垃圾回收時，遍歷當前使用區域，把正在使用中的物件複製到另外一個區域中；

   此演算法每次只處理正在使用中的物件，因此複製成本比較小，同時複製過去以後還能進行相應的記憶體整理，不會出現 “碎片” 問題。當然，此演算法的缺點也是很明顯的，就是需要兩倍記憶體空間；

4. 標記-整理 ：此演算法結合了 “標記-清除” 和 “複製” 兩個演算法的優點。也是分兩階段，第一階段從根節點開始標記所有被引用物件，第二階段遍歷整個堆，把清除未標記物件並且把存活物件 “壓縮” 到堆的其中一塊，按順序排放。

   此演算法避免了 “標記-清除” 的碎片問題，同時也避免了 “複製” 演算法的空間問題。

04. root 搜尋演算法中，哪些可以作為 root？

答：

• 被啟動類（bootstrap 載入器）載入的類和建立的物件；

• JavaStack 中的引用的物件 (棧記憶體中引用的物件)；

• 方法區中靜態引用指向的物件；

• 方法區中常量引用指向的物件；

• Native 方法中 JNI 引用的物件。

05. GC 什麼時候開始？

答：

GC 經常發生的區域是堆區，堆區還可以細分為新生代、老年代，新生代還分為一個 Eden 區和兩個 Survivor 區。

1. 物件優先在 Eden 中分配，當 Eden 中沒有足夠空間時，虛擬機器將發生一次 Minor GC，因為 Java 大多數物件都是朝生夕滅，所以 Minor GC 非常頻繁，而且速度也很快；

2. Full GC，發生在老年代的 GC，當老年代沒有足夠的空間時即發生 Full GC，發生 Full GC 一般都會有一次 Minor GC。

   大物件直接進入老年代，如很長的字串陣列，虛擬機器提供一個；XX:PretenureSizeThreadhold 引數，令大於這個引數值的物件直接在老年代中分配，避免在 Eden 區和兩個 Survivor 區發生大量的記憶體拷貝；

3. 發生 Minor GC 時，虛擬機器會檢測之前每次晉升到老年代的平均大小是否大於老年代的剩餘空間大小，如果大於，則進行一次 Full GC，如果小於，則檢視 HandlePromotionFailure 設定是否允許擔保失敗，如果允許，那隻會進行一次 Minor GC，如果不允許，則改為進行一次 Full GC。

06. 記憶體洩漏和記憶體溢位

答：

概念：

1. 記憶體溢位指的是記憶體不夠用了；

2. 記憶體洩漏是指物件可達，但是沒用了。即本該被 GC 回收的物件並沒有被回收；

3. 記憶體洩露是導致記憶體溢位的原因之一；記憶體洩露積累起來將導致記憶體溢位。

記憶體洩漏的原因分析：

1. 長生命週期的物件引用短生命週期的物件；

2. 沒有將無用物件置為 null。

小結：本小節涉及到 JVM 虛擬機器，包括對記憶體的管理等知識，相對較深。除了以上問題，面試官會繼續問你一些比較深的問題，可能也是為了看看你的極限在哪裡吧。

比如：記憶體調優、記憶體管理，是否遇到過記憶體洩漏的實際案例、是否真正關心過記憶體等。由於本人實際專案經驗不足，這些深層次問題並沒有接觸過，各位有需要可以上網查閱。