几道高频的JVM面试题

前言

大家好，我是程序员田螺。整理了几道高频的JVM面试题，小伙伴们加油呀！

 •  JVM内存为什么要分成新生代，老年代
 •  新生代中为什么要分为Eden和Survivor
 •  JVM中一次完整的GC流程是怎样的
 •  CMS收集器和G1收集器的区别
 •  JVM 调优
 •  CPU飙升如何排查
 

1. JVM内存为什么要分成新生代，老年代？

1.1 JVM共享内存划分

 •  共享内存区 = 持久代 + 堆（jdk1.8及以上jvm废弃了持久代）
 •  持久代 = 方法区 + 其他
 •  Java堆 = 老年代 + 新生代
 •  新生代 = Eden + S0 + S1

1.2 为什么分年老代和新生代

 •  新生代：主要存放新创建的对象，内存大小一般会比较小，垃圾回收会比较频繁。
 •  老年代(Tenured Gen)：主要存放JVM认为生命周期比较长的对象（经过几次的Young GC的垃圾回收后仍然存在），或者大对象，垃圾回收也相对没有那么频繁。

为什么划分老年代和新生代，主要对象大小不一样，对象生命周期不一样。划分后，提供垃圾回收效率，节省资源，提升对象利用率等等。

2. 新生代为何划分Eden和Survivor？为什么设置两个Survivor

 •  如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多,所以需要分为Eden和Survivor。
 •  Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。
 •  设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生）

3. JVM中一次完整的GC流程是怎样的

 •  Java堆划分为老年代和新生代
 •  新生代 划分为Eden和两个Survivor(S0、S1)
 •  当 Eden区的空间满了， Java虚拟机会触发一次Minor GC，以收集新生代的垃圾，存活下来的对象，则会转移到 Survivor区。
 •  大对象（需要大量连续内存空间的Java对象，如那种很长的字符串）直接进入老年态；
 •  如果对象在Eden出生，并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且被Survivor容纳的话，年龄设为1，每熬过一次Minor GC，年龄+1，若年龄超过一定限制（15），则被晋升到老年态。即长期存活的对象进入老年态。
 •  老年代满了而无法容纳更多的对象，Minor GC 之后通常就会进行Full GC，Full GC  清理整个内存堆 – 包括年轻代和年老代。
 •  Major GC 发生在老年代的GC，清理老年区，经常会伴随至少一次Minor GC，比Minor GC慢10倍以上。

4. CMS收集器和G1收集器的区别

 •  CMS收集器是老年代的收集器，一般配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用；G1收集器收集范围是老年代和新生代，不需要结合其他收集器使用；
 •  CMS收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器， G1收集器可预测垃圾回收的停顿时间。
 •  CMS收集器是使用“标记-清除”算法进行的垃圾回收，容易产生内存碎片；而G1收集器使用的是“标记-整理”算法，进行了空间整合，降低了内存空间碎片。
 •  CMS和G1的回收过程不一样，垃圾回收的过程不一样。CMS是初始标记、并发标记、重新标记、并发清理;G1是初始标记、并发标记、最终标记、筛选回收。

5. JVM 调优

JVM调优其实就是通过调节JVM参数，即对垃圾收集器和内存分配的调优，以达到更高的吞吐和性能。JVM调优主要调节以下参数

 堆栈内存相关

 •  -Xms 设置初始堆的大小
 •  -Xmx 设置最大堆的大小
 •  -Xmn 设置年轻代大小，相当于同时配置-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize为一样的值
 •  -Xss  每个线程的堆栈大小
 •  -XX:NewSize 设置年轻代大小(for 1.3/1.4)
 •  -XX:MaxNewSize 年轻代最大值(for 1.3/1.4)
 •  -XX:NewRatio 年轻代与年老代的比值(除去持久代)
 •  -XX:SurvivorRatio Eden区与Survivor区的的比值
 •  -XX:PretenureSizeThreshold 当创建的对象超过指定大小时，直接把对象分配在老年代。
 •  -XX:MaxTenuringThreshold设定对象在Survivor复制的最大年龄阈值，超过阈值转移到老年代

垃圾收集器相关

 •  -XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。
 •  -XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数
 •  -XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。
 •  -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理，所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行5次GC以后对内存空间进行压缩、整理。
 •  -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是可以消除碎片

辅助信息相关

 •  -XX:+PrintGCDetails 打印GC详细信息
 •  -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError让JVM在发生内存溢出的时候自动生成内存快照,排查问题用
 •  -XX:+DisableExplicitGC禁止系统System.gc()，防止手动误触发FGC造成问题.
 •  -XX:+PrintTLAB 查看TLAB空间的使用情况

6. CPU飙升如何排查

 •  输入jps，获得进程号。
 •  top -Hp pid 获取本进程中所有线程的CPU耗时性能
 •  printf %x cpu最高的线程（即转为16进制）
 •  jstack 命令查看当前java进程的堆栈状态 | grep 那个16进制
 •  或者 jstack -l > /tmp/output.txt 把堆栈信息打到一个txt文件。