当然，JVM 是 Java 面试中绝对的核心领域，几乎必问。下面我为你梳理了从基础到高阶的常问面试题，并附上一些回答要点，希望能帮助你系统性地准备。

一、JVM 内存区域（运行时数据区） - 最最基础，必问

这是理解所有 JVM 问题的基础，必须倒背如流。

1. 请说一下 JVM 的主要组成部分及其作用？

   • 类加载子系统（ClassLoader）：负责加载.class文件。
   • 运行时数据区（Runtime Data Area）：即我们常说的JVM内存结构。
   • 执行引擎（Execution Engine）：解释/编译字节码为机器码并执行。
   • 本地方法接口（Native Interface）：调用本地（C/C++）方法库。
   • 本地方法库（Native Libraries）**

2. 详细说一下运行时数据区（内存区域）？

   • 线程私有：
     • 程序计数器（PC Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器。**唯一一个没有 OutOfMemoryError 的区域**。
     • Java 虚拟机栈（VM Stack）：描述 Java 方法执行的内存模型，存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等。会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。
     • 本地方法栈（Native Method Stack）：为 Native 方法服务。与虚拟机栈类似。
   • 线程共享：
     • 堆（Heap）：**几乎所有对象实例和数组**都在这里分配内存。是 GC 管理的主要区域。会抛出 OutOfMemoryError。
     • 方法区（Method Area）：存储已被虚拟机加载的**类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码**等数据。JDK 8 之前叫“永久代”（PermGen），之后叫“元空间”（Metaspace）。也会抛出 OutOfMemoryError。
     • 运行时常量池（Runtime Constant Pool）：是方法区的一部分，存放编译期生成的各种**字面量**和**符号引用**。

3. 一个对象创建的过程是怎样的？（结合内存区域回答）

   • 1. 类加载检查：检查 new 指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个类是否已被加载、解析和初始化过。
   • 1. 分配内存：在堆中为新生对象分配内存（方式有“指针碰撞”和“空闲列表”）。
   • 1. 初始化零值：将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头）。
   • 1. 设置对象头：存储对象的元数据（如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志等）和类型指针（指向它的类元数据）。
   • 1. 执行 init 方法：按照程序员的意愿进行初始化（构造方法）。

二、垃圾回收（GC） - 核心中的核心

1. 如何判断对象是否可以被回收？

   • 引用计数法（Java未采用）：存在循环引用问题。
   • 可达性分析算法（根搜索算法）：从一系列称为 GC Roots 的对象作为起点，向下搜索，走过的路径叫“引用链”。如果一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连，则证明此对象不可用。
   • GC Roots 包括：虚拟机栈中引用的对象、本地方法栈中引用的对象、方法区中静态属性引用的对象、方法区中常量引用的对象等。

2. Java 的引用类型有哪些？

   • 强引用（Strong Reference）：最常见的引用，Object obj = new Object()。只要强引用存在，GC就永远不会回收被引用的对象。
   • 软引用（Soft Reference）：有用但非必需的对象。**内存不足时**会被GC回收。常用于缓存。
   • 弱引用（Weak Reference）：非必需对象。**下一次GC时**无论内存是否足够都会被回收。
   • 虚引用（Phantom Reference）：最弱的引用。无法通过它获取对象实例，其唯一目的是**为了在这个对象被GC回收时收到一个系统通知**。

3. 说一下常见的垃圾收集算法？

   • 标记-清除（Mark-Sweep）：先标记所有需要回收的对象，标记完成后统一回收。**问题：效率不高，产生内存碎片**。
   • 复制（Copying）：将内存分为大小相等的两块，每次只使用一块。当一块用完了，就将还存活的对象复制到另一块上，然后把已使用的内存空间一次清理掉。**优点：没有碎片。缺点：内存利用率只有一半**。**常用于新生代**（Eden, S0, S1）。
   • 标记-整理（Mark-Compact）：标记过程与“标记-清除”一样，但后续不是直接清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。**优点：没有碎片。缺点：效率偏低**。**常用于老年代**。
   • 分代收集（Generational Collection）：**当前商业虚拟机的通用算法**。根据对象存活周期的不同将堆划分为**新生代**和**老年代**，然后根据各自的特点采用不同的收集算法。

4. 说一下 JVM 中的垃圾收集器？（常问组合）

   • Serial / Serial Old：单线程，新生代采用复制算法，老年代采用标记-整理算法。Client模式下的默认收集器。
   • ParNew：Serial 的多线程版本。是许多Server模式下的虚拟机中**新生代**的首选收集器，因为只有它能与 CMS 配合工作。
   • Parallel Scavenge / Parallel Old：JDK8的**默认**组合。吞吐量优先的收集器。新生代复制，老年代标记-整理。
   • CMS（Concurrent Mark Sweep）：以**获取最短回收停顿时间**为目标。标记-清除算法。过程复杂，分为4步。**问题：产生碎片，对CPU资源敏感**。
   • G1（Garbage-First）：JDK9及以后的**默认**收集器。面向服务端应用。它将堆划分为多个大小相等的 Region，可预测的停顿时间模型是其核心优势。整体上看是“标记-整理”，局部（两个Region之间）上看是“复制”算法。
   • ZGC / Shenandoah：超低停顿（<10ms）的新一代收集器，适用于超大堆内存。

三、类加载机制

1. 说一下类加载的过程？

   • 加载（Loading）：通过全限定名获取二进制字节流，将静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，在堆中生成一个代表这个类的 Class 对象。
   • 验证（Verification）：确保Class文件的字节流符合当前虚拟机要求，不会危害虚拟机自身安全。
   • 准备（Preparation）：为**类变量**（static变量）分配内存并设置**初始零值**（如0, false, null等）。**注意：static final 修饰的常量（ConstantValue）会在此阶段被直接赋值为程序设定的值**。
   • 解析（Resolution）：将常量池内的符号引用替换为直接引用。
   • 初始化（Initialization）：执行类构造器 <clinit>() 方法的过程，真正开始执行类中定义的Java代码（如静态变量的赋值、静态代码块）。

2. 什么是双亲委派模型？它的好处是什么？

   • 模型：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先不会自己去尝试加载，而是把这个请求**委派给父类加载器**去完成。只有当父加载器反馈自己无法完成时，子加载器才会尝试自己去加载。
   • 层次结构（从上到下）：
     1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）：加载 JAVA_HOME/lib 下的核心类库。
     2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader）：加载 JAVA_HOME/lib/ext 下的类。
     3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader）：加载用户类路径（ClassPath）上的类库。
     4. （自定义类加载器）
   • 好处：
     • 避免类的重复加载。
     • 保证Java核心API的安全（如用户自定义一个java.lang.Object类，双亲委派会最终委派给启动类加载器去加载核心库里的Object，从而防止核心API被篡改）。

3. 什么情况下会破坏双亲委派？如何破坏？

   • 历史原因：JDK1.2之前已有用户自定义类加载器，为了兼容，引入了findClass方法让用户重写，而不是重写loadClass（破坏委派逻辑的方法）。
   • SPI机制：Java核心库（如JDBC）的接口由Bootstrap加载器加载，但其实现类（各数据库驱动）由线程上下文类加载器（TCCL）去加载，这是一种父加载器请求子加载器完成加载的行为，打破了双亲委派。
   • 热部署、热替换：如OSGi、Tomcat，每个模块（Bundle/WEB-INF）都有自己的类加载器，需要动态地加载和卸载类。

四、性能调优与工具 - 体现实践能力

1. 常用的 JVM 调优参数有哪些？

   • 堆内存相关：
     • -Xms：初始堆大小（如 -Xms256m）
     • -Xmx：最大堆大小（如 -Xmx1g）
     • -Xmn：新生代大小（如 -Xmn512m）
     • -XX:NewRatio：老年代/新生代的比例（如 -XX:NewRatio=2 表示老年代是新生代的2倍）
     • -XX:SurvivorRatio：Eden区/Survivor区的比例（如 -XX:SurvivorRatio=8）
   • 方法区（元空间）相关：
     • -XX:MetaspaceSize：初始元空间大小
     • -XX:MaxMetaspaceSize：最大元空间大小（默认无限制，但受物理内存限制）
   • GC 日志相关：
     • -XX:+PrintGCDetails：打印GC详细日志
     • -Xloggc:gc.log：将GC日志输出到文件
   • 其他：
     • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：在OOM时自动生成堆转储文件（hprof文件），**非常重要**！

2. 你常用的 JVM 性能监控和故障处理工具有哪些？

   • 命令行工具（JDK自带）：
     • jps：查看Java进程。
     • jstat：查看JVM统计信息，如GC情况（jstat -gc）。
     • jinfo：查看和修改虚拟机参数。
     • jmap：生成堆转储快照（jmap -dump:format=b,file=heap.hprof）。
     • jstack：生成线程快照，用于**排查死锁、死循环、线程阻塞**（jstack）。
   • 可视化工具：
     • jconsole：Java监控和管理控制台。
     • VisualVM：功能强大的多合一故障诊断工具。
     • 第三方工具：Arthas（阿里开源，强烈推荐）、MAT（内存分析工具）、JProfiler等。

3. 如何排查 OOM（OutOfMemoryError）问题？

   • 1. 通过 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 参数让JVM在发生OOM时自动生成堆转储文件（.hprof）。
   • 1. 使用 MAT（Memory Analyzer Tool） 或 JProfiler 等工具分析这个 .hprof 文件。
   • 1. 查看**占用内存最大的对象**是哪些。
   • 1. 查看这些对象的 GC Roots 引用链，找到是谁在持有这些对象导致无法被回收（比如是一个静态Map、连接未关闭等）。
   • 1. 结合代码定位问题并修复。

总结

准备 JVM 面试时，建议按照这个脉络来：

1. 基础：内存区域 -> 对象创建 -> 垃圾回收（判断死亡 -> 算法 -> 收集器）。
2. 进阶：类加载过程 -> 双亲委派 -> 破坏双亲委派的场景。
3. 实践：常用参数 -> 监控工具 -> 排查OOM/死锁的步骤。

不仅要知其然，还要知其所以然。面试官很喜欢追问“为什么”，比如“为什么要有Surviv区？”“G1相比CMS好在哪里？”。祝你面试顺利！