JVM组成面试题及原理
JVM组成面试题及原理
Java Virtual Machine（JVM）是Java程序的运行环境（java二进制字节码的运行环境）
好处：
一次编写，到处运行
自动内存管理，垃圾回收机制
JVM由哪些部分组成，运行流程是什么？
1. 程序计数器
程序计数器：线程私有（不存在线程安全），
原理：内部记录正在执行的字节码指令的地址（行号）。
功能：保存当前线程的行号，如果时间片被抢占，再次执行会从记录的行号继续执行，不会从头执行
2. Java堆
2.1 结构
线程共享的区域（存在线程安全）
主要用来保存对象实例，数组等，当堆中没有内存空间可分配给实例，也无法再扩展时，则抛出OutOfMemoryError异常。
年轻代被划分为三部分，Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，
根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，任然存活于Survivor的对象将被移动到老年代区间。 老年代主要保存生命周期长的对象，一般是一些老的对象
2.2 Java 1.7与1.8堆的区别
1.7中有有一个永久代，存储的是类信息、静态变量、常量、编译后的代码
1.8移除了永久代，把数据存储到了本地内存的元空间中，防止内存溢出
优化点：1.7堆的永久代在1.8更新成了本地内存中的元空间，解决永久代多容易OOM，少了会浪费内存的问题
3. 虚拟机栈
Java Virtual machine Stacks（java 虚拟机栈）
- 每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈，先进后出（多个线程运行就会创建多个虚拟机栈—— 线程安全 ）
- 每个栈由多个栈帧（frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
- 每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法
3.1 垃圾回收是否涉及栈内存
不涉及。垃圾回收主要指就是堆内存，当栈帧弹栈以后，内存就会释放
3.2 栈内存分配越大越好吗
视情况分析，默认的栈内存通常为1024k
栈帧过大会导致线程数变少，例如，机器总内存为512m，目前能活动的线程数则为512个，如果把栈内存改力2048k，那么能活动的栈帧就会减半
3.3 方法内的局部变量是否线程安全？
如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，它是线程安全的
如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全
3.4 栈内存溢出情况
- 栈帧过多导致栈内存溢出，典型问题：递归调用
- 栈帧过大导致栈内存溢出
public static void m4(){
m4(); //java.lang.StackOverflowError
}3.5 堆栈的区别是什么
栈内存一般会用来存储局部变量和方法调用，但堆内存是用来存储Java对象和数组的的。堆会GC垃圾回收，而栈不会。
栈内存是线程私有的，而堆内存是线程共有的。
两者异常错误不同，但如果栈内存或者堆内存不足都会抛出异常。
栈空间不足：java.lang.StackOverFlowError。
堆空间不足：javalang.OutOfMemoryError。
4. 方法区
方法区（Method Area）是各个线程共享的内存区域
主要存储类的信息、运行时常量池
虚拟机启动的时候创建，关闭虚拟机时释放
如果方法区域中的内存无法满足分配请求，则会抛出OutOfMemoryError: Metaspace
jdk1.7到1.8把这个区从堆移到元空间（本地空间）
4.1 常量池
可以看作是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息
javap -v Application.class查看字节码结构（类的基本信息、常量池、方法定义）
运行时常量池
常量池是
*.class
文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址
5. 直接内存
- 直接内存并不属于JVM中的内存结构，不由JVM进行管理。是虚拟机的系统内存
- 常见于NIO操作时，用于数据缓冲区，它分配回收成本较高，但读写性能高
5.1 IO数据拷贝流程（常规）
操作磁盘文件中需要存入两次到缓存区（系统缓存区、java缓存区）
因为java代码无法直接操作系统造成了java缓存区，这样导致了一次不必要的复制，导致效率低
5.2 NIO数据拷贝流程
直接内存（共享的内存区域）让系统和java代码都可以直接访问。
相较IO少了一次数据复制，效率成倍的提升。所以NIO适合文件操作
