常见面试题及进阶知识点详解

1.2面试常见问题及解析

1.2.1 请谈谈你对JVM内存模型的理解

问题剖析：当面试官提出这个问题时，就是想考察你对JVM核心基础的理解。这个问题看似容易回答，但是准备不足则难以给出较为满意的答案。可能很多同学的答案回答仅仅是流水账式的列出相关知识点，而没有系统性地组织语言将各个知识点串起来。下面先给出回答这个问题相关的知识点，然后给出一个回答该问题的示例模板。

上图展示了JVM中内存模型，不难看出线程内驱动程序运行的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈都要占用内存；而堆和方法区则是独立于线程占用内存。从内存区域是否共享这个维度作为划分手段，线程内部占用的内存区域为私有，不同线程之间不可互相访问；而堆、方法区和直接内存则是公共且可以互相访问。

回答模板：首先介绍JVM内存模型是什么？随后介绍JVM内存模型存在的意义，与JVM中其他知识点（例如GC）的关联；随后逐条介绍程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、运行时常量池和直接内存；随后从私有和共享的角度对上述提及的内存区域进行区分。如果面试官中途对某一个点进行深入，可以结合1.1章中各节知识点进行介绍，重点谈谈自己的理解，而不是背诵。

1.2.2 请谈谈你对JVM堆的理解

问题剖析：当面试官提出这个问题时，就是想考察你对JVM中核心部分堆的理解，因为堆上经常发生GC，在线上中出现FullGC是很常见的事情，因此不仅要会Dump堆的实际使用情况，还要堆的内存结构有较深的理解。除此之外，随着Java版本的发展，堆内存的结构也出现了不小的变化，因此回答不应仅仅局限于老版本的堆内存结构，还要与时俱进地分析版本之间的差异性。

在JDK7及其更老的版本中，堆通常被分为新生代、老生代以及永生代。JDK8之后方法区（HotSpot 的永久代）被彻底移除了（JDK1.7就已经开始了），取而代之是元空间，元空间使用的是直接内存。

回答模板：首先介绍堆是用来做什么的？都哪些内容存在堆上？堆与JVM中其他知识点（例如GC）的关联；随后结合JDK版本对堆内存结构的差异性进行阐述；最后还要对1.2.3中的问题进行阐述。

1.2.3 JVM堆内存大小一般如何分配

问题阐述：当面试官提出这个问题时，就是想考察你是否对堆有很深的理解。堆总体大小以及各个区域大小的分配在很大程度上会关联到GC效率。

回答模板：在JDK8中新生代约占整个堆1/3的空间(Eden:from:to = 8:1:1)，其他2/3的空间分配给老年代；随后结合Eden，from和to的比例谈谈新生代GC算法的运行过程；最后再结合JVM调优谈谈哪些关于堆的参数修改将有利于提高JVM性能。

1.2.4* 请谈谈方法区和永生代的区别

问题阐述：当面试官提出这个问题时，就是想考察你对方法区的认识，因为很多人认为方法区和永生代同一个东西，但是二者在狭义上还是有一些区别，不能简单地混为一谈。

方法区和永久代的关系很像Java中接口和类的关系，类实现了接口，而永久代就是HotSpot虚拟机对虚拟机规范中方法区的一种实现方式。也就是说，永久代是HotSpot的概念，方法区是Java虚拟机规范中的定义，是一种规范，而永久代是一种实现，一个是标准一个是实现，其他的虚拟机实现并没有永久代这一说法。此外，不同版本的JVM对永生代的支持程度也不同，例如将JRockit中的Java Mission Control迁移至HotSpot时就出现了因方法区差异导致的迁移困难问题。而以元数据空间这种使用本地内存的方式则有利于JVM间不同版本迁移的实现。这里如果读者对JVM的理解足够深，可以展开聊聊不同JVM间在方法区设计实现的异同。

1.3进阶知识点与思考

1.3.1 区分JVM内存模型和Java内存模型

JVM内存模型描述了Java虚拟机如何分配及使用内存；而Java内存模型(JMM)则定义了线程和主内存之间的抽象关系，即JMM定义了JVM在计算机内存(RAM)中的工作方式。Java内存模型更多地就多线程场景下内存中的一致性问题进行探讨(重点是因为内存共享而产生的读写问题)，而不关心内存在使用上的设计与管理。限于篇幅与主题，这里不再详细展开介绍Java内存模型，感兴趣的同学可以自己阅读Java并发编程艺术学习。

1.3.2 区分JVM程序计数器在执行指令上与OS层面的区别

无论是操作系统层面还是JVM层面，机器在执行时都会将代码转化成指令(也可以理解为机器码)，这种指令一般不容易理解，但是执行效率极高。在OS中的指令一般带有操作数，而JVM的指令不带有操作数，下面以加法为例简要展示二者的差异(OS指令仅参考一种指令设计模式，且操作码和操作数地址均为举例)。

执行一条加法操作时，对应的命令无论是JVM还是OS至少需要以下内容：

• 操作码
• 操作数1
• 操作数2

在JVM中，操作码与操作数逻辑上并不一起。操作码单独存放，所有操作数则存放于操作数栈中。操作数栈与数据结构中的“栈”一样，具有后进先出的特性。当构建一条指令时，根据操作码的要求从栈中弹出指定数量的操作数送进CPU寄存器中用于运算。以加法为例，从操作数栈中弹出e和d，然后和操作码一起送入CPU进行运算。当运算完成后将结果压入操作数栈。而OS中的指令与操作数绑定在一起，还可能会附加运算结果存放的地址与下一条指令的地址。如果想详细了解OS中指令的种类和执行过程，可以参考一些计算机操作系统以及计算机组成原理的书籍，本文在这里不做赘述，感兴趣的同学可以自己扩展学习。

1.3.3 逃逸分析

逃逸分析是一项JVM优化技术，用于虚拟机分析对象的作用域。在面试中与这个知识点关联度最大的问题就是”所有对象都在堆空间上分配内存么？“。首先给出这个问题的答案，是否定的，并非所有对象都在堆空间分配内存。下面首先介绍一下逃逸分析，然后从理论上详细解答这个问题，最后给出逃逸分析中的其他几项技术。

Java运行需要经过两个必要的阶段，首先基于javac命令将.java文件编译为.class；然后JVM将字节码转化为机器可执行的指令，转化时逐条读入逐条翻译。这种转化过程一般执行效率较差，为了优化这个问题提出了即时编译技术(JIT)。引入JIT后，JVM具有一定智能性，当JVM发现某一段方法或代码块执行的非常频繁时，就会认为出现了热点代码。为了避免频繁将这段代码转化为机器指令，JIT会将这部分热点代码翻译后放到缓存里以供调用。JIT在判定逃逸时也有较大作用。逃逸是指在方法A内被创建的对象不仅在本方法内被引用，对于其他方法而言也能获得其引用。如果对象发生了逃逸，会产生如下影响：

• 方法A创建的对象在方法结束时依旧存在引用，因此改对象无法被GC回收
• 方法A尚未结束时，方法B修改了