1、JVM的内存区域，即运行时数据区域是什么？

先从三个版本图来看：



       三个版本迭代的情况大致就这些，其中最明显的变化也是永久代和元空间。
       然后逐一介绍一些主要的几个区域（按照jdk1.8为例)，线程私有的：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈；线程共享的：堆、方法区、直接内存。

1. 程序计数器（PC寄存器）：每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，是一个指针，指向方法区中的字节码，在执行引擎执行完，读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计
2. 虚拟机栈：也是线程私有的，生命周期和线程相同，就像是一个栈一样的数据结构，基本所有的Java方法调用都是通过栈来实现的，方法调用的数据通过栈进行传递，每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入栈中，每一个方法调用结束后，都会有一个栈帧被弹出。（容易出现）
3. 本地方法栈：虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法 （也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。
4. 堆：堆内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存，它是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作为GC堆，所以从垃圾回收的角度来看，可以分为：新生代（Eden、幸存者1区、幸存者2区）、老年代、元空间（永久代）。

如果伊甸区放不下就会触发一次轻GC，存活下来的就会跑到幸存区（这里有两个，不停地切换），如果伊甸区和幸存区都放不下的话就会触发一次重GC，存活下来的就会跑到老年代中，如果都满的话，就会发生OOM

5. 方法区：方法区中会存储已被虚拟机加载的类信息、字段信息、方法信息、静态变量、即时编译器后的代码缓存等数据，HotSpot方法区实现的两种方式。

为什么要将永久代（PermGen）替换为元空间（MetaSpace）呢？

1. 永久代有一个固定的大小上限，而元空间大小受本机内存的限制。
2. 元空间中存放的类是元数据，这样加载多少类的元数据都由系统的实际可用空间来控制，这样能加载的类就更多了。
3. 在JDK1.8中，合并HotSpot和JRockit的代码时，JRockit从来没有一个叫永久代的东西，合并之后就没有必要额外的设置这么一个永久代的地方了

6. 直接内存：它是一种特殊的内存缓冲区，并不在Java堆中或方法区中分配的，而是同过JNI的方式在本地内存中分配的。

2、Java内存模型（JMM)，Happens-Before 规则？

       Java内存模型（JMM）：它是对共享内存的并发模型，如果一个线程想要去操作共享变量，它会将共享变量复制一份到自己的工作内存中，进行操作后，再把最新的变量值写回到主内存中。

       Happens-Before向我们保证了在多线程环境中，上一个操作对下一个操作的有序性和操作结果的可见性。
Happens-Before规则：

3、常见的垃圾回收算法？垃圾回收器？

垃圾回收算法：

1. 标记-清除算法：从根集合进行第一次扫描，把存活的对象进行标记，然后进行第二次扫描，把没有标记的对象进行回收。优点：不需要额外的空间；缺点：两次扫描，浪费时间，会产生内存碎片。
2. 复制算法：比如将一块内存分为相同的两块，每次使用其中的一块，当这一块内存使用完后，就将还存活的对象复制到另一块去，然后再把使用的空间一次清理掉，这样就使每次的内存回收都是对内存区间的一半进行回收，适用于新生代垃圾回收。
3. 标记-整理算法：和标记-清除算法差不多，但是在回收完没有标记的对象后，再将标记的对象，整体向一个方向移动，这样就解决了内存碎片的问题，但是多增加了一次移动，又造成了资源的消耗，适用于老年代垃圾回收。

垃圾回收器：

• CMS：它是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。它非常符合在注重用户体验的应用上使用，它是第一次实现了让垃圾收集与用户线程（基本上）同时工作。

主要流程分为四步：

1. 初始标记：单线程运行，需要Stop The World，标记GC Roots能直达的对象。
2. 并发标记：无停顿，和用户线程同时运行，从GC Roots直达对象开始遍历整个对象图
3. 重新标记：多线程运行，需要Stop The World，标记并发标记阶段产生对象
4. 并发清除：无停顿，和用户线程同时运行，清理掉标记阶段标记的死亡的对象。

• G1：它是一款面向服务端的的垃圾回收器，它把连续的Java堆分为多个大小相同的独立区域（Region），收集器能够对扮演不同角色的Region采用不同的策略去处理，这样可以按照若干个Region集进行收集，同时维护一个优先级列表，跟踪各个Region回收的“价值”，优先收集价值高的Region。

主要流程分为四步：

1. 初始标记：Stop The World，标记了从GC Root开始直接关联可达的对象
2. 并发标记：和用户线程并发执行，从GC Root开始对堆中对象进行可达性分析，找出要回收的对象
3. 最终标记：STW，并发再标记过程中产生的垃圾。
4. 筛选回收：指定回收计划，选择多个Region构成回收集，把回收集中Region的存活对象复制到空的Region中，再清理掉整个旧的Region的全部空间。

• 还有一些其他的垃圾回收器：Serial、ParNew、Parallel Scavenge、Serial Old、Parallel Old

4、有了CMS，为什么还要引入G1？

CMS：

1. 优点：并发收集、低停顿
2. 缺点：会导致内存碎片比较多、并发能力依赖于CPU资源、并发清除阶段用户线程依然在运行，会产生所谓的“浮动垃圾”

G1：主要是解决了CMS的内存碎片过多的问题。

5、类的生命周期？类加载过程是什么？双亲委派机制是什么？

1. 类的生命周期主要分为7个阶段：加载、验证、准备、解析、初始化、使用、卸载

2. 类加载：Class文件需要加载到虚拟机中之后才能运行和使用，那么虚拟机是如何加载这些Class文件。

• 加载：加载就是把Class字节码文件从各个来源通过类加载器装入内存中。

类加载器：包括启动类加载器、扩展类加载器、应用类加载器、自定义加载器

• 验证：保证加载进来的字节码符合虚拟机的规范，包括文件格式的验证、元数据的验证、字节码的验证、符号引用的验证
• 准备：主要是为类变量（不是实例变量）分配内存，并且赋予初值
• 解析：将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
• 初始化：这个阶段主要是对类变量初始化，是执行类构造器的过程

3. 双亲委派机制：如果一个类加载器A收到了类加载的请求，它首先会把这个请求委派给父加载器B去完成，一直委派给最顶层，如果顶层加载不了，再交给它的下一层去加载，如果最后回到了类加载器A这里，这时候类加载器A才能去加载它。

       双亲委派机制的好处：为了安全，也保证了Java程序的稳定运行，可以避免类的重复加载，也保证了Java核心的API不被篡改。

6、如何打破双亲委派机制？

       自定义加载器的话，需要继承 ClassLoader。如果我们不想打破双亲委派模型，就重写 ClassLoader类中的 findClass() 方法即可，无法被父类加载器加载的类最终会通过这个方法被加载。但是，如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法。

Tomcat的类加载机制破坏了双亲委派原则。

7、如何进行JVM调优？

• 分析和定位当前系统的瓶颈：

1. CPU指标：查看占用cpu最多的线程、进程，查看线程堆栈快照信息，常见工具JProfiler

// 显示系统各个进程的资源使用情况
top
// 查看某个进程中的线程占用情况
top -Hp pid
// 查看当前 Java 进程的线程堆栈信息
jstack pid

2. JVM内存指标：查看当前 JVM 堆内存参数配置是否合理、查看堆中对象的统计信息、查看堆存储快照，分析内存的占用情况。

// 查看当前的 JVM 参数配置
ps -ef | grep java
// 查看 Java 进程的配置信息，包括系统属性和JVM命令行标志
jinfo pid
// 输出 Java 进程当前的 gc 情况
jstat -gc pid
// 输出 Java 堆详细信息
jmap -heap pid
// 显示堆中对象的统计信息
jmap -histo:live pid
// 生成 Java 堆存储快照dump文件
jmap -F -dump:format=b,file=dumpFile.phrof pid

       例子：(使用JProfiler)，可以在VM处加上-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError这个命令，当运行的时候错误的时候，就会生成一个的文件。比如下面：

       然后我们打开它就可以定位到一些报错的地方，甚至可以找到对应的java代码的行数。

3. JVM GC指标：查看每分钟GC时间是否正常、查看每分钟YGC、FGC次数是否正常

/ 打印GC的详细信息
-XX:+PrintGCDetails
// 打印GC的时间戳
-XX:+PrintGCDateStamps
// 在GC前后打印堆信息
-XX:+PrintHeapAtGC
// 打印Survivor区中各个年龄段的对象的分布信息
-XX:+PrintTenuringDistribution
// JVM启动时输出所有参数值，方便查看参数是否被覆盖
-XX:+PrintFlagsFinal
// 打印GC时应用程序的停止时间
-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime
// 打印在GC期间处理引用对象的时间（仅在PrintGCDetails时启用）
-XX:+PrintReferenceGC

• 制定优化的方案
• 对比优化前后的指标，统计优化效果
• 持续观察和跟踪优化

这东西，有时候还是要去尝试，有可能是代码有问题，参数有问题，配置有问题，还有可能是其他不是后端的锅的问题，所以说要从多个方面去考虑、分析出现的问题，选择合适的方案。

8、Young GC和Full GC什么时候触发?

       Young GC/Minor GC：新创建的对象在新生代Eden区进行分配，如果Eden区没有足够的空间时，就会触发Young GC来清理新生代。
       Full GC/Major GC：举个例子：对于一个大对象，我们首先会在Eden尝试创建，如果创建不了，就会触发Minor GC，随后继续尝试在Eden区存放，发现仍然放不下，尝试直接进入老年代，如果老年代也放不下的话，就会触发Major GC清理老年代的空间，放的下的话就成功了，如果放不下的话就报OOM错误。