Java虚拟机（JVM）面试题（总结最全面的面试题！！！）

╰半夏微凉° 2023-09-28 11:54 88阅读 0赞

### Java内存模型 ###

#### 我们开发人员编写的Java代码是怎么让电脑认识的 ####

*  首先先了解电脑是二进制的系统，他只认识 01010101
 *  比如我们经常要编写 HelloWord.java 电脑是怎么认识运行的
 *  HelloWord.java是我们程序员编写的，我们人可以认识，但是电脑不认识

**Java文件编译的过程**

1.  程序员编写的.java文件
2.  由javac编译成字节码文件.class：（为什么编译成class文件，因为JVM只认识.class文件）
3.  在由JVM编译成电脑认识的文件 （对于电脑系统来说 文件代表一切）

`（这是一个大概的观念 抽象画的概念）`

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#### 为什么说java是跨平台语言 ####

*  这个夸平台是中间语言（JVM）实现的夸平台
 *  Java有JVM从软件层面屏蔽了底层硬件、指令层面的细节让他兼容各种系统

`难道 C 和 C++ 不能夸平台吗 其实也可以` `C和C++需要在编译器层面去兼容不同操作系统的不同层面，写过C和C++的就知道不同操作系统的有些代码是不一样`

#### Jdk和Jre和JVM的区别 ####

*  Jdk包括了Jre和Jvm，Jre包括了Jvm
 *  Jdk是我们编写代码使用的开发工具包
 *  Jre 是Java的运行时环境，他大部分都是 C 和 C++ 语言编写的，他是我们在编译java时所需要的基础的类库
 *  Jvm俗称Java虚拟机，他是java运行环境的一部分，它虚构出来的一台计算机，在通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现Java应用程序
 *  看Java官方的图片，Jdk中包括了Jre，Jre中包括了JVM
    
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#### 说一下 JVM由那些部分组成，运行流程是什么？ ####

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*  JVM包含两个子系统和两个组件: 两个子系统为Class loader(类装载)、Execution engine(执行引擎)； 两个组件为Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。
    
     *  Class loader(类装载)：根据给定的全限定名类名(如：java.lang.Object)来装载class文件到Runtime data area中的method area。
     *  Execution engine（执行引擎）：执行classes中的指令。
     *  Native Interface(本地接口)：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。
     *  Runtime data area(运行时数据区域)：这就是我们常说的JVM的内存。
 *  **流程** ：首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码，类加载器（ClassLoader）再把字节码加载到内存中，将其放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

#### 说一下 JVM 运行时数据区 ####

*  Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有些区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则是依赖线程的启动和结束而建立和销毁。Java 虚拟机所管理的内存被划分为如下几个区域：

`简单的说就是我们java运行时的东西是放在那里的`

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*  程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；
    
    `为什么要线程计数器？因为线程是不具备记忆功能`
 *  Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：每个方法在执行的同时都会在Java 虚拟机栈中创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；
    
    `栈帧就是Java虚拟机栈中的下一个单位`
 *  本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；
    
    `Native 关键字修饰的方法是看不到的，Native 方法的源码大部分都是 C和C++ 的代码`
 *  Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；
 *  方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

`后面有详细的说明JVM 运行时数据区`

#### 详细的介绍下程序计数器？（重点理解） ####

1.  程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是：保存当前线程所正在执行的字节码指令的地址(行号)
2.  由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个独立的程序计数器，各个线程之间计数器互不影响，独立存储。称之为“线程私有”的内存。程序计数器内存区域是虚拟机中唯一没有规定OutOfMemoryError情况的区域。
    
    `总结：也可以把它叫做线程计数器`

*  **例子**：在java中最小的执行单位是线程，线程是要执行指令的，执行的指令最终操作的就是我们的电脑，就是 CPU。在CPU上面去运行，有个非常不稳定的因素，叫做调度策略，这个调度策略是时基于时间片的，也就是当前的这一纳秒是分配给那个指令的。
 *  **假如**：
    
     *  线程A在看直播
        
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     *  突然，线程B来了一个视频电话，就会抢夺线程A的时间片，就会打断了线程A，线程A就会挂起
        
        ![format_png 5][]
     *  然后，视频电话结束，这时线程A究竟该干什么？ （线程是最小的执行单位，他不具备记忆功能，他只负责去干，那这个记忆就由：**程序计数器来记录**）
        
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#### 详细介绍下Java虚拟机栈?（重点理解） ####

1.  Java虚拟机是线程私有的，它的生命周期和线程相同。
2.  虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：`每个方法在执行的同时`都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

*  **解释**：虚拟机栈中是有单位的，单位就是**栈帧**，一个方法一个**栈帧**。一个**栈帧**中他又要存储，局部变量，操作数栈，动态链接，出口等。

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**解析栈帧：**

1.  局部变量表：是用来存储我们临时8个基本数据类型、对象引用地址、returnAddress类型。（returnAddress中保存的是return后要执行的字节码的指令地址。）
2.  操作数栈：操作数栈就是用来操作的，例如代码中有个 i = 6\*6，他在一开始的时候就会进行操作，读取我们的代码，进行计算后再放入局部变量表中去
3.  动态链接：假如我方法中，有个 service.add()方法，要链接到别的方法中去，这就是动态链接，存储链接

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