【Java面试】JVM汇总

目录

1.JVM为什么能跨平台？

2.JVM由哪些部分构成？每个部分起到什么作用？

  3.什么是双亲委派？双亲委派的两大作用是什么？

举个例子🌰：

为什么要有这种“家族规矩”？

破坏双亲委派的场景（进阶了解）

4.Tomcat为什么要自定义类加载器？

 5.程序计数器的作用是什么？

6.虚拟机栈（Java方法栈、JVM栈）的作用是什么？

7.堆的作用是什么？

8.GC如何判断对象是否可回收？

9.垃圾回收算法有哪些？

10.常见的垃圾收集器有哪些？

1.JVM为什么能跨平台？

Java 代码被编译成与操作系统无关的字节码，而 JVM 会将这些字节码解释为机器码，最终实现“一次编译，到处运行”——开发者无需针对不同平台修改代码或重新编译，只需在不同的操作系统中安装对应的 JVM 即可。

2.JVM由哪些部分构成？每个部分起到什么作用？

1. 类加载：类加载器将 .class 文件加载到方法区。
2. 内存分配：对象实例在堆中分配，方法调用栈帧在JVM栈（虚拟机栈/Java方法栈）中创建。
3. 执行代码：解释器或JIT执行字节码，程序计数器跟踪执行位置。
4. 垃圾回收：GC自动回收堆中无用的对象。
5. 本地调用：通过JNI调用操作系统功能（如网络、文件操作）。

  3.什么是双亲委派？双亲委派的两大作用是什么？

双亲委派就像你家里有一个“家族规矩”：孩子遇到问题，先找爸妈解决，爸妈搞不定再找爷爷奶奶，谁有能力解决谁上，绝不自己瞎折腾。在Java里，这就是类加载器（ClassLoader）加载类的规则。

举个例子🌰：

假设你要加载一个类（比如 java.lang.String），流程是这样的：

1. 你（App类加载器）：
   👉 先问你的“爸爸”Ext类加载器：“你能加载这个类吗？”
   👨 Ext类加载器又转头问他的“爸爸”Bootstrap类加载器：“你能加载吗？”
   👴 Bootstrap类加载器（家族最牛大佬）一看：“哦，这是JDK核心类啊，我来！” → 成功加载。

2. 如果是你写的类（比如 com.example.MyClass）：
   👉 Bootstrap说：“这我不认识，让儿子Ext试试。”
   👨 Ext类加载器也摇头：“这也不是我的活。”
   👦 最后回到 你（App类加载器） ：“好吧，我来加载！” → 成功加载你的类。

3. 如果有人想捣乱（比如自己写一个 java.lang.String）：
   👉 Bootstrap一看名字是 java.lang.String，直接加载JDK自带的，根本不会给你机会加载自己的版本 → 防止核心类被篡改。

为什么要有这种“家族规矩”？

1. 避免类的重复加载：
   比如你和你爸都买同一本书，纯属浪费。双亲委派确保一个类只加载一次，全家共享。

2. 防止核心API被篡改：
   JDK的核心类（如 java.lang.*）必须由Bootstrap类加载器加载，防止你写个恶意类替换掉它们。

3. 分工明确：

   • Bootstrap：加载JDK核心类（rt.jar等）。
   • Ext：加载扩展库（jre/lib/ext下的jar包）。
   • App：加载你写的代码（classpath下的类）。

破坏双亲委派的场景（进阶了解）

有些特殊情况会打破这个规矩，比如：

• Tomcat：每个Web应用用自己的类加载器，防止不同应用的类冲突。
• JDBC：用线程上下文类加载器加载不同厂商的驱动。

总结：双亲委派就是“先问爸妈，不行再自己干”。

4.Tomcat为什么要自定义类加载器？

Tomcat自定义类加载器主要是为了实现Web应用隔离（防止不同应用的同名类冲突）、支持热部署（动态替换类文件无需重启），同时通过优先加载应用私有类打破双亲委派（保证应用独立性），但核心类仍委派父加载器加载以确保安全，最终满足多应用共存时的灵活性与稳定性需求。

 5.程序计数器的作用是什么？

程序计数器是线程私有的内存区域，用于记录当前线程正在执行的字节码指令地址，确保线程切换后能准确恢复到执行位置。

6.虚拟机栈（Java方法栈、JVM栈）的作用是什么？

 虚拟机栈核心作用有三点：

第一，管理方法调用的栈帧，存储方法执行时的局部变量和中间结果；

第二，通过线程独立的栈结构隔离不同线程的执行状态；

第三，控制方法调用深度，避免无限递归导致内存溢出。 

7.堆的作用是什么？

堆是JVM中最重要的一块区域，所有的对象和数组被创建后都会存放在堆中，在执行字节码指令时，会把创建的对象存入堆中，对象对应的引用地址存入虚拟机栈中的栈帧中，不过当方法执行完之后，刚刚所创建的对象并不会立马被回收，而是要等JVM后台执行GC后，对象才会被回收。

8.GC如何判断对象是否可回收？

通过可达性分析，从GC Roots出发，未被引用的对象标记为可回收。

9.垃圾回收算法有哪些？

• 标记-清除（Mark-Sweep） ：标记存活对象，清除未标记对象（简单但碎片化）。
• 复制算法（Copying） ：将存活对象复制到另一块内存（适用于年轻代，无碎片但空间浪费）。
• 标记-整理（Mark-Compact） ：标记存活对象后整理到内存一端（适用于老年代，解决碎片问题）。
• 分代收集（Generational） ：结合上述算法，只是一种理念而不是具体算法，年轻代用复制，老年代用标记-清除或标记-整理。

老年代存放长期存活的对象。 

10.常见的垃圾收集器有哪些？

 CMS和G1的区别？

• CMS：以最短停顿时间为目标，采用标记-清除算法，存在内存碎片问题。
• G1：将堆划分为2048个Region，分了Eden区、S0区、S1区、老年代。

CMS和G1的核心区别在于设计目标与实现机制。CMS通过并发标记清除实现低延迟，但存在内存碎片和Full GC风险，适合小堆且对延迟敏感的场景；G1将堆划分为Region，通过Mixed GC（预测模型）在可控停顿时间内平衡吞吐量，适合大堆和稳定延迟需求。从JDK9开始，G1已成为默认回收器，而CMS已逐步淘汰。