面试题-虚拟机知识

1、对象的内存布局

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分为3个区域：对象头、实例数据 以及 对齐填充

对象头：包括两部分信息，第一部分：对象自身运行时数据，如hashcode、GC年龄分代、锁状态标志位，官方称为”Mark Word”。第二部分：类型指针，虚拟机通过这个指针确定对象是哪个类的实例。

实例数据：对象真正存储的有效信息。

对齐填充：比如HotSpot vm 要求对象起始地址必须是8的整数倍。对齐填充不是必需的。

以下是句柄访问 时，内存布局关系图：

以上内容参考自： 对象创建与定位

2、垃圾收集算法

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• 标记-清除 算法。不足：1、标记清除效率不高。2、产生内存碎片。
• 复制算法。为了解决标记清除的效率问题，将内存划分为大小相等的两块，每次使用一块。不足：可用内存缩小为原来一半。
• 标记-整理。不足：复制存货对象耗时过多。
• 分代收集算法。 新生代使用复制算法；老年代采用“标记-清除” 或者 “标记-整理”算法。

以上内容参考自： 垃圾回收算法

3、说说四大引用？强，软，弱，虚，并说明下合适GC

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强引用是使用最普遍的引用。如果一个对象具有强引用，那垃圾回收器绝不会回收它。

软引用是用来描述一些有用但并不是必需的对象。对于软引用关联着的对象，只有在内存不足的时候 JVM 才会回收该对象。这一点可以很好地用来解决 OOM 的问题，并且这个特性很适合用来实现缓存：比如网页缓存、图片缓存等。

弱引用与软引用的区别在于：只具有弱引用的对象拥有更短暂的生命周期。在垃圾回收器线程扫描它所管辖的内存区域的过程中，一旦发现了只具有弱引用的对象，不管当前内存空间足够与否，都会回收它的内存。

“虚引用”顾名思义，就是形同虚设，与其他几种引用都不同，虚引用并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。要注意的是，虚引用必须和引用队列关联使用.

4、Android中内存分配的执行流程

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铺垫

Dalvik 虚拟机的Java堆的底层实现是一块共享匿名内存(Ashmem)，并且将其抽象为C库的一个 mspace ，于是，Dalvik 虚拟机就可以利用 C 库里面的 dlmalloc 内存分配器来解决内存碎片问题(这是个成熟的内存分配器，可以很好地解决内存碎片的问题)

Android中内存分配的执行流程：

流程图如下：

1. 尝试在Java堆上分配指定大小的内存，如果内存充足，就直接分配成功。(不改变java堆当前大小的前提下进行内存分配，属于轻量级的内存分配)
2. 如果分配失败，就执行一次GC(如果此时有GC在运行，则等待这次GC执行完成)，GC 时设置参数false标记不要回收软引用的对象。
3. GC 完成后，再次尝试轻量级内存分配操作，如果内存充足，就分配成功了
4. 如果上一步内存分配失败，就考虑将Java堆的当前大小设置为Dalvik 虚拟机启动时指定的Java堆最大值，再进行内存分配
5. 如果内存充足，就完成内存的分配
6. 如果上一步还是分配失败，就再次调用GC，并将参数标记为true，表示要回收软引用的对象
7. GC完毕后，再次尝试分配，成功就返回；不成功也就抛出OOM了

以上内容参考自：老罗的博客

5、Android GC 流程

Art 虚拟机GC过程

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由图可知，非并行GC的过程如下所示：

1. 挂起所有的ART运行时线程。
2. 调用子类实现的成员函数MarkingPhase执行GC标记阶段。
3. 调用子类实现的成员函数ReclaimPhase执行GC回收阶段。
4. 恢复第2步挂起的ART运行时线程。

并行GC的过程如下所示：

1. 获取用于访问Java堆的锁。
2. 调用子类实现的成员函数MarkingPhase执行GC并行标记阶段。
3. 释放用于访问Java堆的锁。
4. 挂起所有的ART运行时线程。
5. 调用子类实现的成员函数HandleDirtyObjectsPhase处理在GC并行标记阶段被修改的对象。。
6. 恢复第4步挂起的ART运行时线程。
7. 重复第5到第7步，直到所有在GC并行阶段被修改的对象都处理完成。
8. 获取用于访问Java堆的锁。
9. 调用子类实现的成员函数ReclaimPhase执行GC回收阶段。
10. 释放用于访问Java堆的锁。

从上面的分析就可以看出，并行GC和非并行GC的区别在于：

1. 非并行GC的标记阶段和回收阶段是在挂住所有的ART运行时线程的前提下进行的，因此，只需要执行一次标记。
2. 并行GC的标记阶段只锁住了Java堆，因此它不能阻止那些不是正在分配对象的ART运行时线程同时运行，而这些同进运行的ART运行时线程可能会引用了一些在之前的标记阶段没有被标记的对象。如果不对这些对象进行重新标记的话，那么就会导致它们被GC回收，造成错误。因此，与非并行GC相比，并行GC多了一个处理脏对象的阶段。所谓的脏对象就是我们前面说的在GC标记阶段同时运行的ART运行时线程访问或者修改过的对象。
3. 并行GC并不是自始至终都是并行的，例如，处理脏对象的阶段就是需要挂起除GC线程以外的其它ART运行时线程，这样才可以保证标记阶段可以结束。

Dalvik 虚拟机垃圾收集过程

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Dalvik 虚拟机使用 Mark-Sweep 算法来进行垃圾收集
Dalvik 执行GC 时会有一些选项：

• isPartial，为true 时，表示仅仅回收Active 堆的垃圾；为false时，表示同时回收Active 堆和Zygote 堆的垃圾
• isConcurrent：为true时，表示执行并行GC，false时，表示非并行GC
• doPreserve：为true的时候，表示不回收软引用的对象；false的时候，表示回收软引用对象
  Dalvik在如下几种情况会触发GC：
• 分配对象时，内存不足触发GC
• 已经分配的内存达到一定阈值时触发GC
• 调用 System.gc 、VMRuntime.gc 或者收到信号触发 GC
• 准备抛出 OOM 前而最后进行的 GC
  GC线程在空闲达到一定时间后，会调用函数对Java堆进行裁剪，将一些没有用到的内存交还给内核。
  dalvik 的GC 流程(并行和非并行情况)如下图所示：
  

哪些对象可以做 GC Root

• 虚拟机栈引用的对象
• 本地方法栈引用的对象
• 方法区中类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• Dalvik 虚拟机内部创建的部分异常对象
• Dalvik 虚拟机内部创建的原子类
• 注册在调试器的对象

以上内容参考自以上内容参考自 罗升阳的博客 、 老罗的博客

6、如何理解Java类加载机制