461 lines
16 KiB
Markdown
461 lines
16 KiB
Markdown
|
||
|
||
因收到Google相关通知，网站将会择期关闭。相关通知内容
|
||
|
||
|
||
31 JVM 相关的常见面试问题汇总：运筹策帷帐之中，决胜于千里之外
|
||
面试和笔试的要点其实差不多，基础知识和实战经验都是最重要的关注点（当然，面试时的态度和眼缘也很重要）。
|
||
|
||
实际面试时，因为时间有限，不可能所有问题都问一遍，一般是根据简历上涉及的内容，抽一部分话题来聊一聊。看看面试者的经验、态度，以及面对一层层深入问题时的处理思路。借此了解面试者的技术水平，对深度、广度，以及思考和解决问题的能力。
|
||
|
||
常见的面试套路是什么呢？
|
||
|
||
|
||
XXX 是什么？
|
||
实现原理是什么？
|
||
为什么这样实现？
|
||
如果让你实现你会怎么做？
|
||
分析下你的实现有什么优缺点？
|
||
有哪些需要改进的地方?
|
||
|
||
|
||
下面总结一些比较常见的面试题，供大家参考。针对这些问题，大家可以给自己打一个分。
|
||
|
||
|
||
0 分：不清楚相关知识。
|
||
30 分：有一点印象，知道一些名词。
|
||
60 分：知道一些概念以及含义，了解功能和常见用途。
|
||
80 分：能在参考答案的基础上进行补充。
|
||
100 分：发现参考答案的问题。
|
||
|
||
|
||
下面我们来看看 JVM 相关面试问题。
|
||
|
||
1. 什么是 JVM？
|
||
|
||
JVM 全称是 Java Virtual Machine，中文称为 Java 虚拟机。
|
||
|
||
JVM 是 Java 程序运行的底层平台，与 Java 支持库一起构成了 Java 程序的执行环境。
|
||
|
||
分为 JVM 规范和 JVM 实现两个部分。简单来说，Java 虚拟机就是指能执行标准 Java 字节码的虚拟计算机。
|
||
|
||
1.1 请问 JDK 与 JVM 有什么区别？
|
||
|
||
现在的 JDK、JRE 和 JVM 一般是整套出现的。
|
||
|
||
|
||
JDK = JRE + 开发调试诊断工具
|
||
JRE = JVM + Java 标准库
|
||
|
||
|
||
1.2 你认识哪些 JVM 厂商？
|
||
|
||
常见的 JDK 厂商包括：
|
||
|
||
|
||
Oracle 公司，包括 Hotspot 虚拟机、GraalVM，分为 OpenJDK 和 OracleJDK 两种版本
|
||
IBM 公司，J9 虚拟机，用在 IBM 的产品套件中
|
||
Azul Systems 公司，高性能的 Zing 和开源的 Zulu
|
||
阿里巴巴，Dragonwell 是阿里开发的 OpenJDK 定制版
|
||
亚马逊，Corretto OpenJDK
|
||
Red Hat 公司的 OpenJDK
|
||
Adopt OpenJDK
|
||
此外，还有一些开源和试验性质的 JVM 实现，比如 Go.JVM
|
||
|
||
|
||
1.3 OracleJDK 与 OpenJDK 有什么区别？
|
||
|
||
各种版本的 JDK 一般来说都会符合 Java 虚拟机规范。 两者的区别一般来说包括：
|
||
|
||
|
||
两种 JDK 提供的工具套件略有差别，比如 jmc 等有版权的工具。
|
||
某些协议或配置不一样，比如美国限制出口的加密算法。
|
||
其他细微差别，比如 JRE 中某些私有的 API 不一样。
|
||
|
||
|
||
1.4 开发中使用哪个版本的 JDK？生产环境呢？为什么这么选？
|
||
|
||
有一说一，选择哪个版本需要考虑研发团队的具体情况：比如机器的操作系统、团队成员的掌握情况、兼顾遗留项目等等。
|
||
|
||
当前 Java 最受欢迎的长期维护版本是 Java 8 和 Java 11。
|
||
|
||
|
||
Java 8 是经典 LTS 版本，性能优秀，系统稳定，良好支持各种 CPU 架构和操作系统平台。
|
||
Java 11 是新的长期支持版，性能更强，支持更多新特性，而且经过几年的维护已经很稳定。
|
||
|
||
|
||
有的企业在开发环境使用 OracleJDK，在生产环境使用 OpenJDK。也有的企业恰好相反，在开发环境使用 OpenJDK，在生产环境使用 OracleJDK。也有的公司使用同样的打包版本。开发和部署时只要进行过测试就没问题。一般来说，测试环境、预上线环境的 JDK 配置需要和生产环境一致。
|
||
|
||
2. 什么是 Java 字节码？
|
||
|
||
Java 中的字节码，是值 Java 源代码编译后的中间代码格式，一般称为字节码文件。
|
||
|
||
2.1 字节码文件中包含哪些内容？
|
||
|
||
字节码文件中，一般包含以下部分：
|
||
|
||
|
||
版本号信息
|
||
静态常量池（符号常量）
|
||
类相关的信息
|
||
字段相关的信息
|
||
方法相关的信息
|
||
调试相关的信息
|
||
|
||
|
||
可以说，大部分信息都是通过常量池中的符号常量来表述的。
|
||
|
||
2.2 什么是常量？
|
||
|
||
常量是指不变的量，字母 ‘K’ 或者数字 1024 在 UTF-8 编码中对应到对应的二进制格式都是不变的。同样地，字符串在 Java 中的二进制表示也是不变的, 比如 “KK”。
|
||
|
||
在 Java 中需要注意的是，final 关键字修饰的字段和变量，表示最终变量，只能赋值 1 次，不允许再次修改，由编译器和执行引擎共同保证。
|
||
|
||
2.3 你怎么理解常量池？
|
||
|
||
在 Java 中，常量池包括两层含义：
|
||
|
||
|
||
静态常量池，class 文件中的一个部分，里面保存的是类相关的各种符号常量。
|
||
运行时常量池，其内容主要由静态常量池解析得到，但也可以由程序添加。
|
||
|
||
|
||
3. JVM 的运行时数据区有哪些？
|
||
|
||
根据 JVM 规范，标准的 JVM 运行时数据区包括以下部分：
|
||
|
||
|
||
程序计数器
|
||
Java 虚拟机栈
|
||
堆内存
|
||
方法区
|
||
运行时常量池
|
||
本地方法栈
|
||
|
||
|
||
具体的 JVM 实现可根据实际情况进行优化或者合并，满足规范的要求即可。
|
||
|
||
3.1 什么是堆内存？
|
||
|
||
堆内存是指由程序代码自由分配的内存，与栈内存作区分。
|
||
|
||
在 Java 中，堆内存主要用于分配对象的存储空间，只要拿到对象引用，所有线程都可以访问堆内存。
|
||
|
||
3.2 堆内存包括哪些部分？
|
||
|
||
以 Hotspot 为例，堆内存（HEAP）主要由 GC 模块进行分配和管理，可分为以下部分：
|
||
|
||
|
||
新生代
|
||
存活区
|
||
老年代
|
||
|
||
|
||
其中，新生代和存活区一般称为年轻代。
|
||
|
||
3.3 什么是非堆内存？
|
||
|
||
除堆内存之外，JVM 的内存池还包括非堆（NON_HEAP），对应于 JVM 规范中的方法区，常量池等部分：
|
||
|
||
|
||
MetaSpace
|
||
CodeCache
|
||
Compressed Class Space
|
||
|
||
|
||
4. 什么是内存溢出？
|
||
|
||
内存溢出（OOM）是指可用内存不足。
|
||
|
||
程序运行需要使用的内存超出最大可用值，如果不进行处理就会影响到其他进程，所以现在操作系统的处理办法是：只要超出立即报错，比如抛出“内存溢出错误”。
|
||
|
||
就像杯子装不下，满了要溢出来一样，比如一个杯子只有 500ml 的容量，却倒进去 600ml，于是水就溢出造成破坏。
|
||
|
||
4.1 什么是内存泄漏？
|
||
|
||
内存泄漏（Memory Leak）是指本来无用的对象却继续占用内存，没有再恰当的时机释放占用的内存。
|
||
|
||
不使用的内存，却没有被释放，称为“内存泄漏”。也就是该释放的没释放，该回收的没回收。
|
||
|
||
比较典型的场景是：每一个请求进来，或者每一次操作处理，都分配了内存，却有一部分不能回收（或未释放），那么随着处理的请求越来越多，内存泄漏也就越来越严重。
|
||
|
||
在 Java 中一般是指无用的对象却因为错误的引用关系，不能被 GC 回收清理。
|
||
|
||
4.2 两者有什么关系？
|
||
|
||
如果存在严重的内存泄漏问题，随着时间的推移，则必然会引起内存溢出。
|
||
|
||
内存泄漏一般是资源管理问题和程序 Bug，内存溢出则是内存空间不足和内存泄漏的最终结果。
|
||
|
||
5. 给定一个具体的类，请分析对象的内存占用
|
||
|
||
public class MyOrder{
|
||
private long orderId;
|
||
private long userId;
|
||
private byte state;
|
||
private long createMillis;
|
||
}
|
||
|
||
|
||
|
||
一般来说，MyOrder 类的每个对象会占用 40 个字节。
|
||
|
||
5.1 怎么计算出来的？
|
||
|
||
计算方式为：
|
||
|
||
|
||
对象头占用 12 字节。
|
||
每个 long 类型的字段占用 8 字节，3 个 long 字段占用 24 字节。
|
||
byte 字段占用 1 个字节。
|
||
以上合计 37 字节，加上以 8 字节对齐，则实际占用 40 个字节。
|
||
|
||
|
||
5.2 对象头中包含哪些部分？
|
||
|
||
对象头中一般包含两个部分：
|
||
|
||
|
||
标记字，占用一个机器字，也就是 8 字节。
|
||
类型指针，占用一个机器字，也就是 8 个字节。
|
||
如果堆内存小于 32GB，JVM 默认会开启指针压缩，则只占用 4 个字节。
|
||
|
||
|
||
所以前面的计算中，对象头占用 12 字节。如果是数组，对象头中还会多出一个部分：
|
||
|
||
|
||
数组长度，int 值，占用 4 字节。
|
||
|
||
|
||
6. 常用的 JVM 启动参数有哪些？
|
||
|
||
截止目前（2020 年 3 月），JVM 可配置参数已经达到 1000 多个，其中 GC 和内存配置相关的 JVM 参数就有 600 多个。但在绝大部分业务场景下，常用的 JVM 配置参数也就 10 来个。
|
||
|
||
例如：
|
||
|
||
# JVM 启动参数不换行
|
||
# 设置堆内存
|
||
-Xmx4g -Xms4g
|
||
# 指定 GC 算法
|
||
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=50
|
||
# 指定 GC 并行线程数
|
||
-XX:ParallelGCThreads=4
|
||
# 打印 GC 日志
|
||
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
|
||
# 指定 GC 日志文件
|
||
-Xloggc:gc.log
|
||
# 指定 Meta 区的最大值
|
||
-XX:MaxMetaspaceSize=2g
|
||
# 设置单个线程栈的大小
|
||
-Xss1m
|
||
# 指定堆内存溢出时自动进行 Dump
|
||
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
|
||
-XX:HeapDumpPath=/usr/local/
|
||
|
||
|
||
|
||
此外，还有一些常用的属性配置：
|
||
|
||
# 指定默认的连接超时时间
|
||
-Dsun.net.client.defaultConnectTimeout=2000
|
||
-Dsun.net.client.defaultReadTimeout=2000
|
||
# 指定时区
|
||
-Duser.timezone=GMT+08
|
||
# 设置默认的文件编码为 UTF-8
|
||
-Dfile.encoding=UTF-8
|
||
# 指定随机数熵源(Entropy Source)
|
||
-Djava.security.egd=file:/dev/./urandom
|
||
|
||
|
||
|
||
6.1 设置堆内存 XMX 应该考虑哪些因素？
|
||
|
||
需要根据系统的配置来确定，要给操作系统和 JVM 本身留下一定的剩余空间。推荐配置系统或容器里可用内存的 70~80% 最好。
|
||
|
||
6.2 假设物理内存是 8G，设置多大堆内存比较合适？
|
||
|
||
比如说系统有 8G 物理内存，系统自己可能会用掉一点，大概还有 7.5G 可以用，那么建议配置 -Xmx6g。
|
||
|
||
说明：7.5G*0.8=6G，如果知道系统里有明确使用堆外内存的地方，还需要进一步降低这个值。
|
||
|
||
6.3 -Xmx 设置的值与 JVM 进程所占用的内存有什么关系？
|
||
|
||
JVM 总内存 = 栈 + 堆 + 非堆 + 堆外 + Native
|
||
|
||
6.4 怎样开启 GC 日志？
|
||
|
||
一般来说，JDK 8 及以下版本通过以下参数来开启 GC 日志：
|
||
|
||
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:gc.log
|
||
|
||
|
||
|
||
如果是在 JDK 9 及以上的版本，则格式略有不同：
|
||
|
||
-Xlog:gc*=info:file=gc.log:time:filecount=0
|
||
|
||
|
||
|
||
6.5 请指定使用 G1 垃圾收集器来启动 Hello 程序
|
||
|
||
java -XX:+UseG1GC
|
||
-Xms4g
|
||
-Xmx4g
|
||
-Xloggc:gc.log
|
||
-XX:+PrintGCDetails
|
||
-XX:+PrintGCDateStamps
|
||
Hello
|
||
|
||
|
||
|
||
7. Java 8 默认使用的垃圾收集器是什么？
|
||
|
||
Java 8 版本的 Hotspot JVM，默认情况下使用的是并行垃圾收集器（Parallel GC）。其他厂商提供的 JDK 8 基本上也默认使用并行垃圾收集器。
|
||
|
||
7.1 Java11 的默认垃圾收集器是什么？
|
||
|
||
Java 9 之后，官方 JDK 默认使用的垃圾收集器是 G1。
|
||
|
||
7.2 常见的垃圾收集器有哪些？
|
||
|
||
常见的垃圾收集器包括：
|
||
|
||
|
||
串行垃圾收集器：-XX:+UseSerialGC
|
||
并行垃圾收集器：-XX:+UseParallelGC
|
||
CMS 垃圾收集器：-XX:+UseConcMarkSweepGC
|
||
G1 垃圾收集器：-XX:+UseG1GC
|
||
|
||
|
||
7.3 什么是串行垃圾收集？
|
||
|
||
就是只有单个 worker 线程来执行 GC 工作。
|
||
|
||
7.4 什么是并行垃圾收集？
|
||
|
||
并行垃圾收集，是指使用多个 GC worker 线程并行地执行垃圾收集，能充分利用多核 CPU 的能力，缩短垃圾收集的暂停时间。
|
||
|
||
除了单线程的 GC，其他的垃圾收集器，比如 PS、CMS、G1 等新的垃圾收集器都使用了多个线程来并行执行 GC 工作。
|
||
|
||
7.5 什么是并发垃圾收集器？
|
||
|
||
并发垃圾收集器，是指在应用程序在正常执行时，有一部分 GC 任务，由 GC 线程在应用线程一起并发执行。 例如 CMS/G1 的各种并发阶段。
|
||
|
||
7.6 什么是增量式垃圾收集？
|
||
|
||
首先，G1 的堆内存不再单纯划分为年轻代和老年代，而是划分为多个（通常是 2048 个）可以存放对象的小块堆区域（smaller heap regions）。
|
||
|
||
每个小块，可能一会被定义成 Eden 区，一会被指定为 Survivor 区或者 Old 区。
|
||
|
||
这样划分之后，使得 G1 不必每次都去回收整个堆空间，而是以增量的方式来进行处理：每次只处理一部分内存块，称为此次 GC 的回收集（collection set）。
|
||
|
||
下一次 GC 时在本次的基础上，再选定一定的区域来进行回收。增量式垃圾收集的好处是大大降低了单次 GC 暂停的时间。
|
||
|
||
7.7 什么是年轻代？
|
||
|
||
年轻代是分来垃圾收集算法中的一个概念，相对于老年代而言，年轻代一般包括：
|
||
|
||
|
||
新生代，Eden 区。
|
||
存活区，执行年轻代 GC 时，用存活区来保存活下来的对象。存活区也是年轻代的一部分，但一般有 2 个存活区，所以可以来回倒腾。
|
||
|
||
|
||
7.8 什么是 GC 停顿（GC pause）？
|
||
|
||
因为 GC 过程中，有一部分操作需要等所有应用线程都到达安全点，暂停之后才能执行，这时候就叫做 GC 停顿，或者叫做 GC 暂停。
|
||
|
||
7.9 GC 停顿与 STW 停顿有什么区别？
|
||
|
||
这两者一般可以认为就是同一个意思。
|
||
|
||
8. 如果 CPU 使用率突然飙升，你会怎么排查？
|
||
|
||
缺乏经验的话，针对当前问题，往往需要使用不同的工具来收集信息，例如：
|
||
|
||
|
||
收集不同的指标（CPU、内存、磁盘 IO、网络等等）
|
||
分析应用日志
|
||
分析 GC 日志
|
||
获取线程转储并分析
|
||
获取堆转储来进行分析
|
||
|
||
|
||
8.1 如果系统响应变慢，你会怎么排查？
|
||
|
||
一般根据 APM 监控来排查应用系统本身的问题，有时候也可以使用 Chrome 浏览器等工具来排查外部原因，比如网络问题。
|
||
|
||
8.2 系统性能一般怎么衡量？
|
||
|
||
可量化的 3 个性能指标：
|
||
|
||
|
||
系统容量：比如硬件配置，设计容量；
|
||
吞吐量：最直观的指标是 TPS；
|
||
响应时间：也就是系统延迟，包括服务端延时和网络延迟。
|
||
|
||
|
||
这些指标。可以具体拓展到单机并发、总体并发、数据量、用户数、预算成本等等。
|
||
|
||
9. 使用过哪些 JVM 相关的工具？
|
||
|
||
这个问题请根据实际情况回答，比如 Linux 命令，或者 JDK 提供的工具等。
|
||
|
||
9.1 查看 JVM 进程号的命令是什么？
|
||
|
||
可以使用 ps -ef 和 jps -v 等等。
|
||
|
||
9.2 怎么查看剩余内存？
|
||
|
||
比如：free -m、free -h、top 命令等等。
|
||
|
||
9.3 查看线程栈的工具是什么？
|
||
|
||
一般先使用 jps 命令，再使用 jstack -l。
|
||
|
||
9.4 用什么工具来获取堆内存转储？
|
||
|
||
一般使用 jmap 工具来获取堆内存快照。
|
||
|
||
9.5 内存 Dump 时有哪些注意事项？
|
||
|
||
根据实际情况来看，获取内存快照可能会让系统暂停或阻塞一段时间，根据内存量决定。
|
||
|
||
使用 jmap 时，如果指定 live 参数，则会触发一次 Full GC，需要注意。
|
||
|
||
9.6 使用 JMAP 转储堆内存大致的参数怎么处理？
|
||
|
||
示例：
|
||
|
||
jmap -dump:format=b,file=3826.hprof 3826
|
||
|
||
|
||
|
||
9.7 为什么转储文件以 .hprof 结尾？
|
||
|
||
JVM 有一个内置的分析器叫做 HPROF，堆内存转储文件的格式，最早就是这款工具定义的。
|
||
|
||
9.8 内存 Dump 完成之后，用什么工具来分析？
|
||
|
||
一般使用 Eclipse MAT 工具，或者 jhat 工具来处理。
|
||
|
||
9.9 如果忘记了使用什么参数你一般怎么处理？
|
||
|
||
上网搜索是比较笨的办法，但也是一种办法。
|
||
|
||
另外就是，各种 JDK 工具都支持 -h 选项来查看帮助信息，只要用得比较熟练，即使忘记了也很容易根据提示进行操作。
|
||
|
||
10. 开发性问题：你碰到过哪些 JVM 问题？
|
||
|
||
比如 GC 问题、内存泄漏问题、或者其他疑难杂症等等。然后可能还有一些后续的问题。例如：
|
||
|
||
|
||
你遇到过的印象最深的 JVM 问题是什么？
|
||
这个问题是怎么分析和解决的？
|
||
这个过程中有哪些值得分享的经验?
|
||
|
||
|
||
此问题为开放性问题，请根据自身情况进行回答，可以把自己思考的答案发到本专栏的微信群里，我们会逐个进行分析点评。
|
||
|
||
|
||
|
||
|