一、為什么Java被稱作是“平臺無關的編程語言”？

Java代碼是怎么運行的？

Java虛擬機是如何加載Java類的？

如何監控和診斷JVM堆內和堆外內存使用？

如何理解JVM內置的編譯或GC日志？

JVM的永久代中會發生垃圾回收么？

Java中的兩種異常類型是什么？他們有什么區別？

JVM是如何實現同步的？

Java內在模型是什么？

即時編譯器有哪些優化？ 在什么情況下重復讀寫操作會被優化？

什么樣的垃圾才被回收？ 什么時候會導致垃圾回收？

如何利用字節碼注入為已有代碼加料？

程序員所需要的知識體系

前言

有代碼的地方，就有江湖。

程序員，就是“一人，一鍵，二機”行走其間的孤獨劍客。在江湖中狂蕩，必然要練就絕世武功，則需要內外兼備： 精妙的招式，加之深厚的內功。 武功的基礎是內功，一個內功低的人招式再奇妙，也打不過一個內功深厚之人。同樣兩者也是相輔相成，內功深厚，原來的一招一式威力也會倍增。

對于開發者來說，其道理也是一樣。 流行的框架越來越多，封裝也越來越完善，各種框架可以搞定一切。

初級程序員只要熟悉基本的使用方法，幾乎不用關注底層的實現，便可以快速地開發上線。

但對于想要進階的你來說，更要注重內功，比如算法、設計模式、底層原理等等。 只有把基礎打扎實，才能知其然知其所以然，出現Bug能快速發現問題本質。

作者鄭雨迪在Java虛擬機性能優化方面有著多年的研究，深知JVM是內功心法很重要的一塊。上線出現性能問題，JVM調優更是不可回避的事情。但又因Java虛擬機封裝得太好，讓我們幾乎感覺不到它的存在，可 學習Java虛擬機對于高級程序員來說，其重要性是不言而喻的。

我司在面試高級開發的時候，JVM相關知識也必定是考核的標準之一。

下面這篇文章集錦了阿里、美團、Oracle等大廠的JVM考點，你看看是否會能答得上來？

根據鄭雨迪專欄《深入拆解Java虛擬機》的內容，我挑選了幾個問題進行解答，希望能對大家面試起到幫助。

1、Java代碼是怎么運行的？

這個問題可以分三塊來回答：

• 為什么Java要在虛擬機里運行？
• Java虛擬機具體是怎樣運行Java字節碼的？
• Java虛擬機的運行效率究竟是怎么樣的？

Java之所以要在虛擬機中運行，是因為它提供了可移植性。一旦Java代碼被編譯為Java字節碼，便可以在不同平臺上的Java虛擬機實現上運行。此外，虛擬機還提供了一個代碼托管的環境，代替我們處理部分冗長而且容易出錯的事務，例如內存管理。

Java虛擬機將運行時內存區域劃分為五個部分，分別為方法區、堆、PC寄存器、Java方法棧和本地方法棧。Java程序編譯而成的class文件，需要先加載至方法區中，方能在Java虛擬機中運行。

為了提高運行效率，標準JDK中的HotSpot虛擬機采用的是一種混合執行的策略。首先，它會解釋執行Java字節碼，然后會將其中反復執行的熱點代碼，以方法為單位進行即時編譯，翻譯成機器碼后直接運行在底層硬件之上。HotSpot裝載了多個不同的即時編譯器，以便在編譯時間和生成代碼的執行效率之間做取舍。

2、Java虛擬機是如何加載Java類的?

Java虛擬機將字節流轉化為Java類的過程，可分為加載、鏈接以及初始化三大步驟。也可以用蓋房子來類比Java虛擬機中的類加載。

• 加載是指查找字節流，并且據此創建類的過程。 以蓋房子為例，村里的Tony要蓋個房子，那么按照流程他得先找個建筑師，跟他說想要設計一個房型，比如說“一房、一廳、四衛”。這里的房型相當于類，而建筑師，就相當于類加載器。村里有許多建筑師，他們等級森嚴，但有著共同的祖師爺，叫啟動類加載器（boot class loader）。

加載需要借助類加載器，在Java虛擬機中，類加載器使用了雙親委派模型，即接收到加載請求時，會先將請求轉發給父類加載器。

• 鏈接，是指將創建成的類合并至Java虛擬機中，使之能夠執行的過程。 鏈接還分驗證、準備和解析三個階段。其中，解析階段為非必須的。
• 初始化，則是為標記為常量值的字段賦值，以及執行 <clinit> 方法的過程。 類的初始化僅會被執行一次，這個特性被用來實現單例的延遲初始化。這放在我們蓋房子的例子中就是，只有當房子裝修過后，Tony才能真正地住進去。

在這里給大家推薦一個Java技術交流群：710373545里面會分享一些資深架構師錄制的視頻資料：有Spring，MyBatis，Netty源碼分析，高并發、高性能、分布式、微服務架構的原理，JVM性能優化、分布式架構等這些成為架構師必備的知識體系。還能領取免費的學習資源，目前受益良多！

3、異常捕獲是如何實現的？

在編譯生成的Java字節碼中，每個方法都附帶一個異常表。異常表中的每一行均定義了一條異常執行路徑，其中包括規定捕獲范圍的起始字節碼索引、終止（不包含）字節碼索引，異常處理代碼的起始字節碼索引，以及所捕獲的異常類型。

當程序觸發異常時，JVM會從上至下遍歷異常表中的所有條目。當觸發異常的字節碼的索引值在某行異常表條目的捕獲范圍內，JVM會判斷所拋出的異常和該條目想要捕獲的異常是否匹配。如果匹配，JVM會將控制流轉移至該條目所指向的異常處理代碼。

上述異常捕獲機制還被用于finally從句的實現。通常，Java程序的編譯器javac會復制多份finally代碼塊，放置于生成的Java字節碼之中，然后通過生成多行異常表條目，來實現完整的finally邏輯。

4、垃圾回收的基礎思想是什么？

目前JVM的主流垃圾回收器采取的都是可達性分析算法 。該算法的實質是將一系列被稱為GC Roots的對象作為初始的存活對象合集，然后從該合集出發探索所有能夠被該集合引用到的對象，并 標記 為存活對象。當標記階段結束之后，未被標記到的對象便是可以 清除 的。

傳統的垃圾回收算法在標記、清除過程中需要中止其他應用線程，即所謂的Stop-The-World。新型的垃圾回收算法，如CMS、G1以及ZGC，盡可能地實現 并發 標記、清除，從而讓Stop-The-World的時間長度可控。

垃圾回收的另一基礎思想則是 分代回收 。 JVM會將新生成的對象劃為新生代，而將在多次垃圾回收中存活下來的對象劃為老年代。JVM會為不同的分代設置不同的回收算法，從而達到新生代多收集、快收集，老年代少收集、全收集的目標。

5、JVM垃圾回收算法

• 標記-清除算法： 首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成后統一回收所有被標記的對象。
• 復制算法： 將可用內存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當一塊內存用完了，將還存另外一塊上面，然后在把已使用過的內存空間一次清理掉。
• 標記-整理算法： 標記過程與“標記-清除”算法一樣，但后續步驟不是直接對可回收對象進行清理，而是讓所一端移動，然后直接清理掉端邊界以外的內存。
• 分代收集算法： 一般是把Java堆分為新生代和老年代，根據各個年代的特點采用最適當的收集算法。新生代都發現有大批對象死去，選用復制算法。老年代中因為對象存活率高，必須使用“標記-清理”或“標記-整理”算法來進行回收。

轉載于:https://juejin.im/post/5d05eae26fb9a07ef56234cb

總結

以上是生活随笔為你收集整理的阿里、美团、Oracle凭这套题不知道刷了多少人的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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