請你談談你對JVM的理解？
JVM類載入器是怎麼樣的？有幾種？
什麼是OOM，什麼是StackOverFlowError? 怎麼分析？
JVM常用調優參數有哪寫？
GC有幾種演算法？分別是怎麼執行的？
你知道JProfiler嗎，怎麼分析Dump檔案？
第一次看到這些真真實實的面試題的時候，我~
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這都什麼玩意？？？？？？？
經過一段時間的研究！！接下來，我將以大白話從頭到尾給大家講講Java虛擬機器！！
不對的地方還請大家指正~
目錄
1、什麼是JVM？在哪？
2、JVM、JRE、JDK 的關係
3、JVM體系結構
4、三種JVM（瞭解）
5、類載入器
1、回顧new物件的過程
2、類載入器的類別
6、雙親委派機制 機製
1、什麼是雙親委派機制 機製
2、作用
7、沙箱安全機制 機製
什麼是沙箱？
java中的安全模型演進
組成沙箱的基本元件
位元組碼校驗器（bytecode verifier）類裝載器（class loader）1、什麼是JVM？在哪？
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機器）的縮寫，JVM是一種用於計算裝置的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上模擬模擬各種計算機功能來實現的。
百度的解釋雲裡霧裏，對於我們Java程式設計師，說白了就是：
JVM本質上是一個程式，它能識別.class 位元組碼檔案（裏面存放的是我們對.java編譯後產生的二進制程式碼），並且能夠解析它的指令，最終呼叫操作系統上的函數，完成我們想要的操作！
關於Java語言的跨平臺性，就是因爲JVM，我們可以將其想象爲一個抽象層，只要這個抽象層JVM正確執行了.class檔案，就能執行在各種操作系統之上了！這就是一次編譯，多次執行
對於JVM的位置：
JVM是執行在操作系統之上的,它與硬體沒有直接的互動
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2、JVM、JRE、JDK 的關係
JDK（Java Development Kit）：Java開發工具包
JRE（Java Runtime Environment）：Java執行環境
JDK = JRE + javac/java/jar 等指令工具
JRE = JVM + Java基本類庫
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3、JVM體系結構
Java虛擬機器主要分爲五大模組：
類裝載器子系統
執行時數據區
執行引擎
本地方法介面
垃圾收集模組
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方法區是一種特殊的堆
棧裏面不會有垃圾，用完就彈出了，否則阻塞了main方法
垃圾幾乎都在堆裡，所以JVM效能調優%99都針對於堆
4、三種JVM（瞭解）
Sun公司 HotSpot（我們都用的這個）
BEA公司 JRockit
IBM公司 J9 VM
5、類載入器
作用：載入.Class位元組碼檔案
1、回顧new物件的過程
public class Student {
//私有屬性
private String name;
//構造方法
public Student(String name) {
this.name = name;
}
}
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類是模板、模板是抽象的；物件是具體的，是對抽象的範例化
//執行時,JVM將Test的資訊放入方法區
public class Test{
//main方法本身放入方法區
public static void main(String[] args){
//s1、s2、s3爲不同對象
Student s1 = new Student(「zsr」); //參照放在棧裡，具體的範例放在堆裡
Student s2 = new Student(「gcc」);
Student s3 = new Student(「BareTH」);
System.out.println(s1.hashCode());
System.out.println(s2.hashCode());
System.out.println(s3.hashCode());
//class1、class2、class3爲同一個物件
Class<? extends Student> class1 = s1.getClass();
Class<? extends Student> class2 = s2.getClass();
Class<? extends Student> class3 = s3.getClass();
System.out.println(class1.hashCode());
System.out.println(class2.hashCode());
System.out.println(class3.hashCode());
}
}
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根據結果，我們發現：
s1、s2、s3的hashcode是不同的，因爲是三個不同的物件，物件是具體的
class1、class2、class3的hashcode是相同的，因爲這是類別範本，模板是抽象的
我們畫圖分析以下new一個物件的流程：
首先Class Loader讀取位元組碼.class檔案，載入初始化生成Student模板類
通過Student模板類new出三個物件
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那麼Class Loader具體是怎麼執行我們的.class位元組碼檔案呢，這就引出了我們類載入器~
2、類載入器的類別
我們編寫這樣一個程式
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根據返回結果，我們來講解以下三種載入器：
級別從高到底
啓動類（根）載入器：BootstrapClassLoader
c++編寫，載入java核心庫 java.*,構造拓展類載入器和應用程式載入器。
根載入器載入拓展類載入器，並且將拓展類載入器的父載入器設定爲根載入器，
然後再載入應用程式載入器，應將應用程式載入器的父載入器設定爲拓展類載入器
由於引導類載入器涉及到虛擬機器本地實現細節，我們無法直接獲取到啓動類載入器的參照；這就是上面那個程式我們第三個結果爲null的原因。
載入檔案存在位置
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拓展類載入器：PlatformClassLoader
java編寫，載入擴充套件庫，開發者可以直接使用標準擴充套件類載入器。
java9之前爲ExtClassloader，Java9以後改名爲PlatformClassLoader
載入檔案存在位置
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應用程式載入器：AppClassLoader
java編寫，載入程式所在的目錄
是Java預設的類載入器
使用者自定義類載入器：CustomClassLoader
java編寫,使用者自定義的類載入器,可載入指定路徑的class檔案
6、雙親委派機制 機製
1、什麼是雙親委派機制 機製
類載入器收到類載入的請求
將這個請求向上委託給父類別載入器去完成，一直向上委託，直到根載入器BootstrapClassLoader
根載入器檢查是否能夠載入當前類，能載入就結束，使用當前的載入器；否則就拋出異常，通知子載入器進行載入；自載入器重複該步驟。
2、作用
舉個例子：我們重寫以下java.lang包下的String類
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發現報錯了，這就是雙親委派機制 機製起的作用，當類載入器委託到根載入器的時候，String類已經被根載入器載入過一遍了，所以不會再載入，從一定程度上防止了危險程式碼的植入!!
作用總結：
防止重複載入同一個.class。通過不斷委託父載入器直到根載入器，如果父載入器載入過了，就不用再載入一遍。保證數據安全。
保證系統核心.class，如上述的String類不能被篡改。通過委託方式，不會去篡改核心.class，即使篡改也不會去載入，即使載入也不會是同一個.class物件了。不同的載入器載入同一個.class也不是同一個class物件。這樣保證了class執行安全。
7、沙箱安全機制 機製
這裏參照了這篇博文參照鏈接，瞭解即可
什麼是沙箱？
Java安全模型的核心就是Java沙箱（sandbox）
沙箱是一個限製程式執行的環境。沙箱機制 機製就是將 Java 程式碼限定在虛擬機器(JVM)特定的執行範圍中，並且嚴格限制程式碼對本地系統資源存取，通過這樣的措施來保證對程式碼的有效隔離，防止對本地系統造成破壞。
沙箱主要限制系統資源存取，系統資源包括CPU、記憶體、檔案系統、網路。不同級別的沙箱對這些資源存取的限制也可以不一樣。
所有的Java程式執行都可以指定沙箱，可以定製安全策略。
java中的安全模型演進
在Java中將執行程式分成原生代碼和遠端程式碼兩種
原生代碼可信任，可以存取一切本地資源。
遠端程式碼不可信信在早期的Java實現中，安全依賴於沙箱 (Sandbox) 機制 機製。
如下圖所示
img
如此嚴格的安全機制 機製也給程式的功能擴充套件帶來障礙，比如當使用者希望遠端程式碼存取本地系統的檔案時候，就無法實現。
因此在後續的 Java1.1 版本中，針對安全機制 機製做了改進，增加了安全策略，允許使用者指定程式碼對本地資源的存取許可權。
如下圖所示
在Java1.2版本中，再次改進了安全機制 機製，增加了程式碼簽名。
不論原生代碼或是遠端程式碼，都會按照使用者的安全策略設定，由類載入器載入到虛擬機器中許可權不同的執行空間，來實現差異化的程式碼執行許可權控制。
如下圖所示
JDK1.2安全模型
當前最新的安全機制 機製實現，則引入了域 (Domain) 的概念。
虛擬機器會把所有程式碼載入到不同的系統域和應用域
系統域部分專門負責與關鍵資源進行互動
應用域部分則通過系統域的部分代理來對各種需要的資源進行存取。
虛擬機器中不同的受保護域 (Protected Domain)，對應不一樣的許可權 (Permission)。存在於不同域中的類檔案就具有了當前域的全部許可權，如下圖所示
最新的安全模型
組成沙箱的基本元件
位元組碼校驗器（bytecode verifier）
確保Java類檔案遵循Java語言規範。這樣可以幫助Java程式實現記憶體保護。但並不是所有的類檔案都會經過位元組碼校驗，比如核心類（如上述java.lang.String）。
類裝載器（class loader）
其中類裝載器在3個方面對Java沙箱起作用
它防止惡意代碼去幹涉善意的程式碼；
它守護了被信任的類庫邊界；
它將程式碼歸入保護域，確定了程式碼可以進行哪些操作。
虛擬機器爲不同的類載入器載入的類提供不同的名稱空間，名稱空間由一系列唯一的名稱組成，每一個被裝載的類將有一個名字，這個名稱空間是由Java虛擬機器爲每一個類裝載器維護的，它們互相之間甚至不可見。
類裝載器採用的機制 機製是雙親委派模式。
從最內層JVM自帶類載入器開始載入，外層惡意同名類得不到載入從而無法使用；
由於嚴格通過包來區分了存取域，外層惡意的類通過內建程式碼也無法獲得許可權存取到內層類，破壞程式碼就自然無法生效。
存取控制器（access controller）：存取控制器可以控制核心API對操作系統的存取許可權，而這個控制的策略設定，可以由使用者指定。
安全管理器（security manager）：是核心API和操作系統之間的主要介面。實現許可權控制，比存取控制器優先順序高。
安全軟體包（security package）：java.security下的類和擴充套件包下的類，允許使用者爲自己的應用增加新的安全特性，包括：
安全提供者
訊息摘要
數位簽名
加密
鑑別
8、Native本地方法介面
JNI：Java Native Interface
本地介面的作用是融合不同的程式語言爲Java所用，它的初衷是融合C/C++程式
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native：凡是帶native關鍵字的，說明java的作用範圍達不到了，會去呼叫底層c語言的庫！進入本地方法棧，呼叫本地方法介面JNI，拓展Java的使用，融合不同的語言爲Java所用
Java誕生的時候C、C++橫行，爲了立足，必須要能呼叫C、C++的程式
於是在記憶體區域中專門開闢了一塊標記區域：Native Method Stack，登記Native方法
最終在執行引擎執行的的時候通過JNI（本地方法介面）載入本地方法庫的方法
目前該方法使用的越來越少了，除非是與硬體有關的應用，比如通過Java程式驅動印表機或者Java系統管理生產裝置，在企業級應用中已經比較少見。因爲現在的異構領域間通訊很發達，比如可以使用 Socket通訊，也可以使用 Web service等等，瞭解即可！
9、PC暫存器
程式計數器： Program Counter Register
每個執行緒都有一個程式計數器，是執行緒私有的，就是一個指針，指向方法區中的方法位元組碼（用來儲存指向像一條指令的地址，也即將要執行的指令程式碼），在執行引擎讀取下一條指令，是一個非常小的記憶體空間，幾乎可以忽略不計
10、方法區
方法區：Method Area
方法區是被所有執行緒共用，所有欄位和方法位元組碼，以及一些特殊方法，如建構函式，介面程式碼也在此定義，簡單說，所有定義的方法的資訊都儲存在該區域，此區域屬於共用區間；
方法區與Java堆一樣，是各個執行緒共用的記憶體區域，用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常數、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等數據。雖然Java 虛擬機器規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java 堆區分開來。
這就是堆、棧、方法區的互動關係
11、棧
又稱棧記憶體，主管程式的執行，生命週期和執行緒同步，執行緒結束，棧記憶體就釋放了，不存在垃圾回收
棧：先進後出
佇列：先進先出（FIFO）
1、棧中存放啥？
8大基本型別
物件參照
範例的方法
2、棧執行原理
棧表示Java方法執行的記憶體模型
每呼叫一個方法就會爲每個方法生成一個棧幀（Stack Frame），每個方法被呼叫和完成的過程，都對應一個棧幀從虛擬機器棧上入棧和出棧的過程。
程式正在執行的方法一定在棧的頂部
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3、堆疊溢位StackOverflowError
舉個例子：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
new Test().a();
}
public void a() {
b();
}
public void b() {
a();
}
}
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最開始，main()方法壓入棧中，然後執行a()，a()壓入棧中；再呼叫b()，b()壓入棧中；以此往復，a與b方法不斷被壓入棧中，最終導致棧溢位
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12、堆
Heap，一個JVM只有一個堆記憶體（棧是執行緒級的），堆記憶體的大小是可以調節的
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1、堆中有啥？
範例化的物件
2、堆記憶體詳解
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1、Young 年輕代
物件誕生、成長甚至死亡的區
Eden Space（伊甸園區）：所有的物件都是在此new出來的
Survivor Space（倖存區)
倖存0區（From Space）（動態的，From和To會互相交換）
倖存1區（To Space）
Eden區佔大容量，Survivor兩個區佔小容量，預設比例是8:1:1。
2、Tenured 老年代
3、Perm 元空間
儲存的是Java執行時的一些環境或類資訊，這個區域不存在垃圾回收！關閉虛擬機器就會釋放這個區域記憶體！
這個區域常駐記憶體，用來存放JDK自身攜帶的Class物件、Interface元數據。
名稱演變
jdk1.6之前：永久代
jdk1.7：永久代慢慢退化，去永久代
jdk1.8之後：永久代改名爲元空間
注意：元空間在邏輯上存在，在物理上不存在
新生代 + 老年代的記憶體空間 = JVM分配的總記憶體
如圖所示：
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3、什麼是OOM？
記憶體溢位java.lang.OutOfMemoryError
產生原因：
分配的太少
用的太多
用完沒釋放
4、GC垃圾回收
GC垃圾回收，主要在年輕代和老年代
首先，物件出生再伊甸園區
假設伊甸園區只能存一定數量的物件，則每當存滿時就會觸發一次輕GC（Minor GC）
輕GC清理後，有的物件可能還存在參照，就活下來了，活下來的物件就進入倖存區；有的物件沒用了，就被GC清理掉了；每次輕GC都會使得伊甸園區爲空
如果倖存區和伊甸園都滿了，則會進入老年代，如果老年代滿了，就會觸發一次重GC（FullGC），年輕代+老年代的物件都會清理一次，活下的物件就進入老年代
如果新生代和老年代都滿了，則OOM
Minor GC：伊甸園區滿時觸發；從年輕代回收記憶體
Full GC：老年代滿時觸發；清理整個堆空間，包含年輕代和老年代
Major GC：清理老年代
什麼情況永久區會崩？
一個啓動類載入了大量的第三方Jar包，Tomcat部署了過多應用，或者大量動態生成的反射類
這些東西不斷的被載入，直到記憶體滿，就會出現OOM
14、堆記憶體調優
1、檢視並設定JVM堆記憶體
檢視我們jvm的堆記憶體
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//返回jvm試圖使用的最大記憶體
long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
//返回jvm的初始化記憶體
long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
//預設情況下：分配的總記憶體爲電腦記憶體的1/4,初始化記憶體爲電腦記憶體的1/64
System.out.println(「max=」 + max / (double) 1024 / 1024 / 1024 + 「G」);
System.out.println(「total=」 + total / (double) 1024 / 1024 / 1024 + 「G」);
}
}
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預設情況下：
JVM最大分配記憶體爲電腦記憶體的1/4
JVM初始化記憶體爲電腦記憶體的1/64
我們可以手動調堆記憶體大小
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在VM options中可以指定jvm試圖使用的最大記憶體和jvm初始化記憶體大小
-Xms1024m -Xmx1024m -Xlog:gc*
1
-Xmx用來設定jvm試圖使用的最大記憶體，預設爲1/4
-Xms用來設定jvm初始化記憶體，預設爲1/64
-Xlog:gc*用來列印GC垃圾回收資訊
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2、怎麼排除OOM錯誤？
嘗試擴大堆記憶體看結果
利用上述方法指定jvm試圖使用的最大記憶體和jvm初始化記憶體大小
利用記憶體快照工具JProfiler
記憶體快照工具：
MAT（Eclipse）
JProfiler
作用：
分析Dump記憶體檔案，快速定位記憶體漏失
獲得堆中的檔案
獲得大的物件
…
3. 什麼是Dump檔案？如何分析？
Dump檔案是進程的記憶體映象，可以把程式的執行狀態通過偵錯程式儲存到dump檔案中
舉個例子
import java.util.ArrayList;
public class Test {
byte[] array = new byte[1024 * 1024];//1M
public static void main(String[] args) {
ArrayList<Test> list = new ArrayList<>();
int count = 0;
try {
while (true) {
list.add(new Test());
count++;
}
} catch (Exception e) {
System.out.println("count=" + count);
e.printStackTrace();
}
}
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執行該程式，報錯OOM
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接下來我們設定以下堆記憶體，並附加生成對應的dump檔案的指令
-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
1
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError表示當JVM發生OOM時，自動生成DUMP檔案。
再次點選執行，下載了對應的Dump檔案
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我們右鍵該類，點選Show in Explorer
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一直點選上級目錄，直到找到.hprof檔案，與src同級目錄下
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我們雙擊開啓，可以看到每塊所佔的大小，便於分析問題
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點選Thread Dump，裏面是所有的執行緒，點選對應的執行緒可以看到相應的錯誤，反饋到具體的行，便於排錯
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每次開啓Dump檔案檢視完後，建議刪除，可以在idea中看到，開啓檔案後生成了很多內容，佔記憶體，建議刪除
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附：安裝Jprofiler教學
idea中安裝外掛
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下載用戶端 https://www.ej-technologies.com/download/jprofiler/files
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安裝用戶端
選擇自定義安裝，注意：路徑不能有中文和空格
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這裏name和Company任意，License Key大家可以尋找對應版本的註冊機獲得
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後續預設，安裝成功即可！！！
安裝完成後，重新啓動IDEA，可以看到我們的記憶體快照工具
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開啓IDEA的設定，找到Tools裏面的JProfiler，沒有設定位置則設定位置
image-20200803100302668 此時則全部安裝完成！
15、GC垃圾回收
1、回顧
Garbage Collection：垃圾回收
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在12.4中，我們已經對GC的流程進行了大概的講解，這裏做一些總結：
JVM在進行GC時，並不是對年輕代、老年代統一回收；大部分時候，回收都是在年輕代
GC分爲兩種：
輕GC（清理年輕代）
重GC（清理年輕代+老年代）
2、GC演算法
1、參照計數演算法（很少使用）
每個物件在建立的時候，就給這個物件系結一個計數器。
每當有一個參照指向該物件時，計數器加一；每當有一個指向它的參照被刪除時，計數器減一。
這樣，當沒有參照指向該物件時，該物件死亡，計數器爲0，這時就應該對這個物件進行垃圾回收操作。
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2、複製演算法
複製演算法主要發生在年輕代（ 倖存0區 和 倖存1區）
當Eden區滿的時候，會觸發輕GC，每觸發一次，活的物件就被轉移到倖存區，死的就被GC清理掉了，所以每觸發輕GC時，Eden區就會清空；
物件被轉移到了倖存區，倖存區又分爲From Space和To Space，這兩塊區域是動態交換的，誰是空的誰就是To Space，然後From Space就會把全部物件轉移到To Space去；
那如果兩塊區域都不爲空呢？這就用到了複製演算法，其中一個區域會將存活的物件轉移到令一個區域去，然後將自己區域的記憶體空間清空，這樣該區域爲空，又成爲了To Space；
所以每次觸發輕GC後，Eden區清空，同時To區也清空了，所有的物件都在From區
這也就是倖存0區和倖存1區總有一塊爲空的原因
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好處：沒有記憶體的碎片（記憶體集中在一塊）
壞處：
浪費了記憶體空間（浪費了倖存區一半空間）
物件存活率較高的場景下（比如老年代那樣的環境），需要複製的東西太多，效率會下降。
最佳使用環境：物件存活度較低的時候，也就是年輕代
3、標記–清除演算法
爲每個物件儲存一個標記位，記錄物件的生存狀態
標記階段：這個階段內，爲每個物件更新標記位，檢查物件是否死亡；
清除階段：該階段對死亡的物件進行清除，執行 GC 操作。
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缺點：兩次掃描嚴重浪費時間，會產生記憶體碎片
優點：不需要額外的空間
4、標記–整理演算法
標記-整理法 是 標記-清除法 的一個改進版。
又叫做 標記-清楚-壓縮法
標記階段，該演算法也將所有物件標記爲存活和死亡兩種狀態；https://www.szcbjs.com/
不同的是，在第二個階段，該演算法並沒有直接對死亡的物件進行清理，而是將所有存活的物件整理一下，放到另一處空間，然後把剩下的所有物件全部清除。
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可以進一步優化，在記憶體碎片不太多的情況下，就繼續標記清除，到達一定量的時候再壓縮
總結
記憶體（時間複雜度）效率：複製演算法 > 標記清除演算法 > 標記壓縮演算法
記憶體整齊度：複製演算法 = 標記壓縮法 > 標記清除法
記憶體利用率：標記壓縮法 = 標記清除法 > 複製演算法
思考：有沒有最優的演算法？
沒有最優的演算法，只有最合適的演算法
GC 也稱爲 分代收集演算法
對於年輕代：
物件存活率低
用複製演算法
對於老年代：
區域大，物件存活率高
用標記清除+標記壓縮混合實現