01-JVM 虚拟机面试题

对应原始资料：10-面试热点课件/JVM优化及面试热点分析.md、12-BAT/09-JVM虚拟机篇

一、JVM 内存结构

Q1：说一说 JVM 运行时数据区

区域	线程私有	存放	异常
程序计数器 PC	是	当前指令地址	无
虚拟机栈	是	栈帧（局部变量、操作数栈）	StackOverflowError / OOM
本地方法栈	是	native 方法	同上
堆 Heap	否	对象、数组（GC 主战场）	OutOfMemoryError
方法区（元空间 Metaspace，JDK 8+）	否	类信息、常量池、静态变量	OOM

JDK 8 把永久代（PermGen）替换为元空间（Metaspace），元空间用本地内存，不容易 OOM。 字符串常量池 JDK 7 起从永久代搬到堆。

Q2：堆的分代

• 新生代 = Eden : S0 : S1 = 8 : 1 : 1。
• 老年代：长期存活的对象。
• 大对象直接进老年代。

二、对象创建与内存

Q3：new 一个对象的过程

1. 类加载检查。
2. 分配内存（指针碰撞 / 空闲列表）。
3. 内存空间初始化为零值。
4. 设置对象头（Mark Word、类型指针、数组长度）。
5. 执行 <init> 构造方法。

Q4：对象内存布局

• 对象头：Mark Word（hash、GC 年龄、锁状态）、类型指针。
• 实例数据：字段。
• 对齐填充：8 字节对齐。

三、垃圾回收（GC）

Q5：如何判断对象死亡

• 引用计数法（不用，循环引用问题）。
• 可达性分析：从 GC Roots 出发能否到达。GC Roots：
  • 栈中局部变量引用。
  • 方法区静态变量、常量引用。
  • 本地方法栈 JNI 引用。

Q6：四种引用

• 强引用 Object o = new ...：永不回收（除非置 null）。
• 软引用 SoftReference：内存不足才回收（缓存）。
• 弱引用 WeakReference：下次 GC 必回收（ThreadLocal、WeakHashMap）。
• 虚引用 PhantomReference：跟踪对象被回收（管理直接内存）。

Q7：GC 算法

• 标记-清除：碎片多。
• 标记-复制：新生代用，浪费空间。
• 标记-整理：老年代用，慢但无碎片。
• 分代收集：新生代复制、老年代整理。

Q8：常见的垃圾收集器

收集器	代	特点
Serial / Serial Old	新/老	单线程，client 模式
ParNew	新	Serial 多线程版
Parallel Scavenge / Parallel Old	新/老	吞吐量优先（JDK 8 默认）
CMS	老	低延迟，标记清除（已废弃）
G1	全堆	Region 化，可预测停顿（JDK 9+ 默认）
ZGC / Shenandoah	全堆	染色指针，亚毫秒停顿

Q9：什么时候触发 Full GC

• 老年代满。
• 元空间满。
• System.gc()（建议，非强制）。
• 担保失败 / 并发失败。

Q10：GC 调优思路

• 看日志/GC 日志：-Xloggc、jstat、VisualVM、arthas。
• 关注吞吐量、停顿时间、GC 频率。
• 合理设置 -Xms -Xmx（相等避免扩容）、新生代老年代比例。

四、类加载机制

Q11：类加载过程

加载 → 验证 → 准备 → 解析 → 初始化 → 使用 → 卸载

• 准备：静态变量分配内存赋默认值（0）。
• 初始化：执行 <clinit>（静态代码块 + 静态变量赋值）。

Q12：双亲委派模型

加载时先委托父加载器加载，失败才自己加载。

启动类加载器（rt.jar）
  ↑
扩展类加载器（ext/*.jar）
  ↑
应用类加载器（classpath）
  ↑
自定义加载器

作用：防止核心类被篡改、避免重复加载。

Q13：打破双亲委派的场景

• SPI：JDBC 用 Thread.contextClassLoader。
• Tomcat：每个 webapp 独立 ClassLoader，隔离应用。
• 热部署：自定义 ClassLoader 重新加载类。

五、内存溢出排查

Q14：OOM 怎么排查

1. 看 java.lang.OutOfMemoryError 的类型：
   • Java heap space：堆溢出，可能内存泄漏。
   • GC overhead limit exceeded：GC 花费 > 98% 时间但回收 < 2%。
   • Metaspace：类太多（动态生成、CGLIB）。
   • Direct buffer memory：NIO 直接内存。
2. 加参数 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，dump 堆。
3. 用 MAT / jvisualvm 分析 hprof，找大对象和引用链。
4. 用 arthas 在线诊断。

六、JVM 调优参数常用

-Xms2g -Xmx2g                # 初始/最大堆
-Xmn1g                       # 新生代
-XX:MetaspaceSize=256m
-XX:MaxMetaspaceSize=512m
-XX:+UseG1GC
-XX:MaxGCPauseMillis=200
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/log/oom.hprof

高频考点速记

• JVM 三大区域：堆（GC）、栈（线程私有）、方法区（元空间）。
• 判活：可达性分析 + GC Roots。
• 双亲委派 = 安全 + 避免重复加载。
• G1：Region + 可预测停顿。
• CMS 四阶段：初始标记 → 并发标记 → 重新标记 → 并发清除。