JVM面试题100

一、JVM基础概念

什么是JVM？它的作用是什么？

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）是Java平台的核心组件之一，它是一个虚拟的计算机，能够在各种硬件平台上运行。JVM的作用包括加载、校验、执行字节码指令以及提供一个运行时环境。通过JVM，Java实现了"编写一次，到处运行"的理念。

JVM、JRE、JDK的区别是什么？

• JVM：Java虚拟机，负责执行编译后的Java字节码。

• JRE：Java Runtime Environment，Java运行时环境，包含了JVM和Java核心类库，用于运行Java程序。

• JDK：Java Development Kit，Java开发工具包，除了包含JRE之外，还提供了编译器（javac）、调试器等开发工具，用于开发Java应用程序。

JVM的内存区域分为哪些部分？

JVM内存主要分为以下几个部分：

• 程序计数器

• Java虚拟机栈

• 本地方法栈

• 堆

• 方法区

• 直接内存（非JVM规范定义的一部分）

程序计数器（Program Counter Register）的作用是什么？

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在任意时刻，每条线程都有一个程序计数器来跟踪下一条要执行的字节码指令。

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）的作用是什么？

Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

本地方法栈（Native Method Stack）的作用是什么？

本地方法栈与Java虚拟机栈类似，其区别在于它是为JVM调用本地方法（通常是C语言编写的方法）服务的。

堆（Heap）的作用是什么？它是否是线程共享的？

堆是JVM管理的最大一块内存，主要用于存放对象实例和数组数据，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。堆是所有线程共享的内存区域。

方法区（Method Area）的作用是什么？Java 8之后有什么变化？

方法区用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。Java 8及之后版本，永久代（PermGen）被移除，取而代之的是元空间（Metaspace），它使用的是直接内存而不是堆内存。

元空间（Metaspace）和永久代（PermGen）的区别是什么？

元空间使用的是本地内存，这使得它不受JVM进程内存限制，能够根据需要自动扩展。而永久代使用的则是JVM堆内存的一部分，有固定的大小限制。此外，元空间存储的是类的元数据，而永久代不仅存储这些，还包括了字符串池和静态变量等。

直接内存（Direct Memory）是什么？属于JVM内存的一部分吗？

直接内存并不是JVM运行时数据区的一部分，但它也被频繁地使用，例如NIO中的Buffer。直接内存是在JVM外部的物理内存中分配的，可以减少传统I/O操作对内存拷贝的需求，提高性能。由于直接内存并不受JVM内存管理的控制，因此它的使用需要小心处理，以避免内存泄漏等问题。

二、内存管理与垃圾回收

什么是垃圾回收（Garbage Collection）？为什么需要它？

垃圾回收（Garbage Collection, GC）是自动管理内存的一种机制，通过识别并回收不再使用的对象所占用的内存空间，从而避免内存泄漏和手动管理内存带来的复杂性和错误。它提高了开发效率，减少了程序中的内存错误。

如何判断一个对象是否可以被回收？

主要通过引用计数法和可达性分析算法来判断。Java虚拟机普遍采用的是可达性分析算法。

什么是可达性分析算法（Reachability Analysis）？

通过一系列称为"GC Roots"的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链。当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象不可达，可以被回收。

哪些对象可以作为GC Roots？

主要包括：

• 虚拟机栈中局部变量表中的引用的对象；

• 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；

• 本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

强引用、软引用、弱引用、虚引用的区别是什么？

• 强引用：最传统的"引用"的定义，只要还有强引用指向对象，就不会被回收。

• 软引用：在系统将要发生内存溢出之前，将会把这些对象列进回收范围之中进行第二次回收。如果这次回收还没有足够的内存，才会抛出内存溢出异常。

• 弱引用：只能生存到下一次垃圾收集发生之前。当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。

• 虚引用：无法通过虚引用来获取对象实例。为一个对象设置虚引用关联的唯一目的就是能在这个对象被收集器回收时收到一个系统通知。

什么是Stop-The-World（STW）？如何减少STW的影响？

STW是指在执行垃圾回收的过程中，所有的工作线程都会被暂停，直到垃圾回收过程完成。为了减少STW的影响，可以选择更高效的垃圾收集器，调整JVM参数优化垃圾回收策略等。

标记-清除（Mark-Sweep）算法的原理和缺点是什么？

该算法分为两个阶段："标记"阶段找出所有存活的对象，"清除"阶段释放未标记的对象所占有的空间。缺点是效率较低，尤其是当对象数量较多时；另外会产生不连续的内存碎片。

复制算法（Copying）的原理和适用场景是什么？

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另一块上面，然后再把已使用的内存空间一次清理掉。适用于新生代区域，因为大部分对象都是朝生夕灭。

标记-整理（Mark-Compact）算法的原理是什么？

首先标记出所有需要回收的对象，然后让所有存活的对象都向一端移动，最后直接清理掉端边界以外的内存。适用于老年代。

分代收集理论（Generational Collection）的核心思想是什么？

根据对象存活周期的不同将内存划分为几块，如把Java堆分为新生代和老年代，这样可以根据各个年代的特点采用最适合的收集算法。

新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）的默认比例是多少？

通常情况下，默认比例是1:2，即新生代占整个堆的1/3，老年代占2/3。但这个比例可以通过JVM参数调整。

新生代中的Eden区和Survivor区的作用是什么？

Eden区用于存放新创建的对象，而Survivor区则是用于存放那些经过Minor GC后仍然存活的对象，以便后续的垃圾回收处理。

为什么新生代需要两个Survivor区？

两个Survivor区是为了提高垃圾回收的效率和性能。一个Survivor区为空闲状态，另一个则包含上次GC后存活的对象，这样可以在对象晋升到老年代之前提供额外的空间。

什么是Minor GC？什么是Full GC？

• Minor GC：针对新生代区域的垃圾回收操作。

• Full GC：对整个堆包括新生代、老年代以及元空间进行的垃圾回收操作。

什么情况下会触发Full GC？

包括但不限于：老年代空间不足、永久代或元空间不足、显式调用System.gc()等。

什么是空间分配担保（Handle Promotion）？

在发生Minor GC之前，虚拟机会先检查老年代最大可用的连续空间是否大于新生代所有对象总空间。如果不成立，则虚拟机会查看是否允许担保失败。

如何避免频繁Full GC？

优化对象生命周期，尽量使对象在新生代中被回收；适当增大老年代的大小；选择合适的垃圾收集器等。

什么是内存泄漏（Memory Leak）？如何排查？

内存泄漏指的是程序中已经动态分配的堆内存由于某种原因程序未释放或无法释放，造成系统内存的浪费。可以通过工具如VisualVM、MAT等进行分析。

什么是OOM（OutOfMemoryError）？常见的OOM场景有哪些？

OutOfMemoryError表示内存溢出错误。常见场景包括堆内存溢出、永久代/元空间溢出、直接内存溢出等。

如何设置JVM堆内存的大小？

可以通过JVM启动参数设置，例如-Xms设置初始堆大小，-Xmx设置最大堆大小。

三、垃圾收集器

常见的垃圾收集器有哪些？

常见的垃圾收集器包括：Serial、ParNew、Parallel Scavenge、CMS（Concurrent Mark-Sweep）、G1（Garbage-First）、ZGC、Shenandoah等。

Serial收集器的特点和适用场景是什么？

• 特点：单线程执行，简单高效，适用于单核CPU环境。

• 适用场景：适用于客户端模式下的Java应用，尤其是内存较小的应用。

ParNew收集器和Serial收集器的区别是什么？

• ParNew是Serial的多线程版本，可以利用多核处理器的优势进行并行垃圾回收。而Serial则是单线程的，效率相对较低。

Parallel Scavenge收集器的特点是什么？

• 专注于吞吐量优化，即最大化减少垃圾收集时间占总运行时间的比例。适用于后台运算且不需要快速响应的场景。

CMS（Concurrent Mark-Sweep）收集器的优缺点是什么？

• 优点：以获取最短回收停顿时间为目标，采用标记-清除算法，能够与用户线程并发执行。

• 缺点：对CPU资源非常敏感，可能会出现"并发失败"导致Full GC；容易产生内存碎片。

CMS收集器的工作流程分为哪几个阶段？

• 初始标记（Initial Mark）

• 并发标记（Concurrent Mark）

• 重新标记（Remark）

• 并发清除（Concurrent Sweep）

什么是并发失败（Concurrent Mode Failure）？

当CMS正在进行并发清理时，如果老年代空间不足以容纳新对象，而CMS还未完成其工作，则会发生并发失败，触发一次Full GC来解决这个问题。

G1（Garbage-First）收集器的设计目标是什么？

G1的目标是替代CMS，提供可预测的停顿时间模型，同时保持高吞吐量。

G1如何实现可预测的停顿时间？

通过将堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），并跟踪每个区域中垃圾的比例，优先回收价值最大的区域（即含有最多垃圾的区域），从而控制停顿时间。

G1的Region分区机制是什么？

G1将堆划分成多个大小相等的Region，每个Region都可以作为Eden、Survivor或Old区的一部分。这种设计使得G1能够更灵活地管理内存，支持局部化回收。

ZGC和Shenandoah收集器的特点是什么？

• ZGC：低延迟垃圾收集器，能够在不影响应用程序性能的情况下处理大量内存。

• Shenandoah：同样致力于降低暂停时间，通过并发压缩技术减少垃圾回收造成的停顿。

如何选择合适的垃圾收集器？

选择垃圾收集器主要考虑应用的需求，如响应时间要求、吞吐量需求、可用的硬件资源等。例如，对于需要低延迟的应用，可以选择G1、ZGC或Shenandoah；对于需要高吞吐量的应用，可能更适合使用Parallel Scavenge。

什么是低延迟垃圾收集器？举例说明。

低延迟垃圾收集器是指那些设计用来最小化垃圾回收过程中的停顿时间的收集器，比如G1、ZGC、Shenandoah等，它们能在不影响应用正常运行的前提下进行垃圾回收。

如何开启G1收集器？

可以通过在启动JVM时添加-XX:+UseG1GC参数来启用G1垃圾收集器。

什么是Mixed GC（混合回收）？

混合回收指的是G1收集器的一种操作模式，在这个模式下，G1不仅会对年轻代进行回收，还会对部分老年代的Region进行回收，目的是为了尽快释放更多的内存空间，减少未来的垃圾回收压力。

四、类加载机制

类加载的过程分为哪几个阶段？

类加载过程主要分为五个阶段：加载、验证、准备、解析和初始化。

1. 加载 ：通过类的全限定名获取其二进制字节流，将这个字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构，并在内存中生成一个代表该类的java.lang.Class对象。

2. 验证：确保Class文件的字节流中包含的信息符合当前虚拟机的要求，并且不会危害虚拟机自身的安全。

3. 准备：为类的静态变量分配内存，并设置默认初始值。

4. 解析：将类、接口、字段和方法的符号引用转为直接引用。

5. 初始化 ：执行类构造器<clinit>()方法的过程，对静态变量赋初始值。

什么是双亲委派模型（Parent Delegation Model）？

双亲委派模型是Java类加载的一种模式。当一个类加载器收到类加载请求时，它首先不会自己尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成，每一层的类加载器都是如此，因此所有的加载请求最终都应该传送到顶层的启动类加载器。只有当父类加载器无法加载这个类时（即在它的搜索范围找不到所需的类），子类加载器才会尝试自己加载。

双亲委派模型如何避免类的重复加载？

通过双亲委派模型，保证了类的加载由最顶层的类加载器来完成，这样可以防止不同加载器加载同一个类多次的问题。比如java.lang.Object类，无论哪个类加载器加载，最终都会委托给Bootstrap ClassLoader进行加载，从而保证了所有类加载器加载的Object类都是同一个版本。

如何破坏双亲委派模型？举例说明。

虽然不推荐，但可以通过自定义类加载器覆盖loadClass()方法来实现破坏双亲委派模型。例如，在某些OSGi框架中，为了支持模块化加载，需要打破这种模型，让不同的Bundle（模块）可以使用不同版本的库。

类加载器有哪些类型？

• Bootstrap ClassLoader：负责加载$JAVA_HOME/lib下的核心类库。

• Extension ClassLoader：负责加载$JAVA_HOME/lib/ext目录下的扩展类库。

• Application ClassLoader：负责加载用户类路径上指定的类库。

什么是Bootstrap ClassLoader？

Bootstrap ClassLoader是最顶层的类加载器，它是JVM的一部分，用来加载核心Java类库（如rt.jar中的类）。由于它是由本地代码实现的，所以在Java中无法直接获取其实例。

自定义类加载器的作用是什么？

自定义类加载器允许开发人员根据自己的需求定制类加载行为，比如从特定的网络位置加载类、实现加密类加载等，增强了应用的灵活性和安全性。

如何实现一个自定义类加载器？

实现自定义类加载器通常需要继承java.lang.ClassLoader类，并重写findClass(String name)方法。在这个方法中，可以根据自己的逻辑找到并加载类的字节码，然后调用defineClass()方法将其转换为Class对象。

什么是SPI（Service Provider Interface）？它与类加载机制的关系？

SPI是一种服务提供发现机制，用于启用框架或库的服务发现。它基于类加载机制，通过META-INF/services目录下的配置文件指定具体服务实现类，使得开发者可以在不修改源代码的情况下替换服务的具体实现。类加载器会根据这些配置文件动态加载相应的服务提供者。

什么是类的主动引用和被动引用？

• 主动引用：包括创建类的实例、访问某个类或接口的静态变量、调用类的静态方法等情况，这会导致类的初始化。

• 被动引用：如通过子类引用父类的静态字段、通过数组定义来引用类等情况下，不会触发类的初始化。被动引用不会导致类的初始化。

五、字节码与执行引擎

什么是字节码（Bytecode）？

字节码是Java源代码编译后生成的一种中间表示形式，它是一种平台无关的代码格式，可以被任何安装了相应版本JVM的设备执行。字节码文件通常以.class为扩展名。

如何查看一个类的字节码文件？

可以通过使用javap命令来反编译.class文件，查看其字节码内容。例如，对于名为MyClass的类文件，可以使用命令javap -c MyClass来查看该类的字节码指令。

JVM如何执行字节码指令？

JVM通过类加载器将字节码加载到方法区中，并在运行时由执行引擎解释或编译这些字节码指令。执行引擎主要包括解释器和即时编译器（JIT），它们负责将字节码转换成本地机器指令并执行。

解释器（Interpreter）和即时编译器（JIT）的区别是什么？

• 解释器：逐条读取、翻译并执行字节码指令，这种方式的优点是可以快速启动，缺点是执行效率较低。

• 即时编译器（JIT）：会监控程序的运行情况，识别出频繁执行的方法或代码块，并将其编译成本地机器码，以提高执行效率。这种方法首次执行可能较慢，但后续执行速度更快。

什么是热点代码（Hot Spot Code）？

热点代码是指在程序运行过程中频繁被执行的代码段，如某些方法或循环体。JVM中的JIT编译器会识别这些热点代码，并对其进行优化编译，以提升执行效率。

C1（Client Compiler）和C2（Server Compiler）的区别？

• C1（Client Compiler）：旨在提供较快的启动速度和较好的响应时间，适用于客户端应用。它进行较少的优化，因此编译速度更快。

• C2（Server Compiler）：专注于长期运行的应用程序性能优化，适用于服务端应用。它会进行更多的高级优化，尽管编译时间较长，但生成的本地代码执行效率更高。

什么是逃逸分析（Escape Analysis）？

逃逸分析是一种编译器优化技术，用于判断对象是否会在方法之外被引用（即是否"逃逸"出了当前方法或线程）。如果确定对象不会逃逸，就可以对其实现一些优化，如栈上分配、标量替换等。

方法内联（Method Inlining）的作用是什么？

方法内联是指将调用的方法体直接插入到调用处，以此减少方法调用的开销，包括参数传递、保存和恢复执行上下文等。这不仅加快了程序执行速度，还有助于其他优化措施，如更好地进行逃逸分析。

什么是栈上分配（Stack Allocation）？

栈上分配是一种基于逃逸分析的优化手段，对于那些确定不会逃逸出方法的对象，可以直接在栈上分配内存而不是堆上。这样做的好处是在方法退出时自动回收对象，减少了垃圾回收的压力。

什么是标量替换（Scalar Replacement）？

标量替换也是一种基于逃逸分析的优化策略，指的是将不会逃逸的对象拆解成若干个基本类型（标量）进行存储，而非作为一个整体对象分配在堆上。这样做可以让原本需要在堆上分配的对象改为在栈上分配，进一步减少垃圾回收的工作量，并可能开启额外的优化机会。

六、JVM调优与监控

常见的JVM调优参数有哪些？

• -Xms：设置JVM启动时的初始堆大小。

• -Xmx：设置JVM的最大堆大小。

• -Xmn：设置年轻代大小。

• -XX:NewRatio：设置年轻代和老年代的比例。

• -XX:SurvivorRatio：设置Eden区和Survivor区的比例。

• -XX:+UseG1GC：启用G1垃圾收集器。

• -XX:MaxMetaspaceSize：设置最大元空间大小。

-Xms和-Xmx参数的作用是什么？

• -Xms用于指定JVM启动时分配的初始堆内存大小。

• -Xmx用于指定JVM能够使用的最大堆内存大小。合理配置这两个参数可以减少Full GC的频率，优化应用性能。

-XX:NewRatio和-XX:SurvivorRatio的作用是什么？

• -XX:NewRatio设置年轻代和老年代之间的比例，默认值根据不同的垃圾收集器而不同。

• -XX:SurvivorRatio设置年轻代中Eden区与一个Survivor区的比例，影响对象在年轻代中的分布情况。

如何开启GC日志？如何分析GC日志？

可以通过添加JVM参数如-Xlog:gc*来开启GC日志。分析GC日志可以使用工具如GCViewer、GCEasy等，它们可以帮助理解垃圾回收的行为、频率以及停顿时间等信息。

什么是内存溢出（OOM）？如何快速定位？

内存溢出是指程序请求的内存超过了JVM所能提供的内存限制。可以通过分析堆转储文件（Heap Dump）、使用MAT（Memory Analyzer Tool）等工具来定位导致OOM的具体原因。

jps、jstat、jmap、jstack的作用分别是什么？

• jps：列出当前所有Java进程的ID及其主类名。

• jstat：用于监控JVM的性能统计信息，如垃圾回收情况。

• jmap：生成堆转储快照，查看堆内存使用详情。

• jstack：获取某个Java进程的线程堆栈信息，帮助诊断死锁等问题。

如何生成和分析堆转储文件（Heap Dump）？

可以使用jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof <pid>命令生成堆转储文件。分析时可以使用Eclipse MAT等工具，它提供了丰富的视图和报告帮助分析内存泄漏等问题。

如何排查CPU占用过高的问题？

首先使用top或htop找出占用CPU最高的Java进程ID，然后使用jstack <pid>获取该进程的线程堆栈信息，查找耗时的操作或者死循环代码。

如何排查线程死锁？

可以使用jstack命令输出线程堆栈信息，检查是否存在死锁标志。也可以利用VisualVM等可视化工具进行实时监控和分析。

什么是MAT（Memory Analyzer Tool）？如何使用？

MAT是一个强大的Java堆分析工具，帮助发现内存泄漏和减少内存消耗。使用时首先需要生成堆转储文件，然后用MAT打开这个文件进行分析。

如何监控JVM的内存使用情况？

可以使用jstat、jconsole或VisualVM等工具来监控JVM的内存使用情况，包括堆内存、非堆内存、垃圾回收活动等。

什么是JIT编译器的优化？举例说明。

JIT编译器会将频繁执行的字节码转换成本地机器码以提高执行效率。例如，方法内联是JIT的一种优化策略，通过直接嵌入被调用的方法体到调用处，减少了方法调用的开销。

如何设置方法区（元空间）的大小？

可以通过-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize参数设置初始和最大的元空间大小。

什么是TLAB（Thread Local Allocation Buffer）？

TLAB是JVM为每个线程分配的一小块私有堆空间，用于加速对象的分配过程，减少多线程环境下对共享资源的竞争。

如何通过JVM参数禁用System.gc()？

可以通过添加JVM参数-XX:+DisableExplicitGC来禁用由System.gc()触发的显式垃圾回收。这样即使代码中有调用System.gc()，也不会实际触发垃圾回收。

七、JVM异常与故障处理

StackOverflowError和OutOfMemoryError的区别？

• StackOverflowError：当一个线程的栈由于过多的方法调用（通常是递归调用没有终止条件）而耗尽了分配给它的内存时抛出。它通常表示程序逻辑存在问题，如无限递归。

• OutOfMemoryError：当JVM无法为其堆、方法区或直接内存分配足够的空间时抛出。这可能是因为请求的内存超过了可用物理内存或虚拟内存的限制。

如何避免java.lang.StackOverflowError？

避免StackOverflowError的关键在于确保递归调用有正确的终止条件，并且尽量减少递归深度。可以考虑使用迭代代替递归，或者优化递归算法以降低其复杂度。

永久代（PermGen）OOM的常见原因是什么？

• 永久代用于存储类定义、方法、字段等元数据。永久代OOM常见的原因是加载了太多的类（例如通过大量动态生成的代理类）、热部署频繁导致类加载器泄漏等。

元空间（Metaspace）OOM的可能原因是什么？

• 元空间OOM的原因包括但不限于：应用加载了大量的类，尤其是当使用了复杂的反射机制或动态代理时；未正确配置元空间大小；类加载器泄漏等。

直接内存OOM的可能原因是什么？

• 直接内存OOM可能是由于分配了过大的直接缓冲区，或者频繁地创建和销毁直接缓冲区导致未能及时释放资源。此外，如果直接内存的总分配量超出了操作系统允许的最大值，也会导致OOM。

如何模拟堆内存溢出（Heap OOM）？

可以通过编写一个不断创建大对象并保存引用的简单程序来模拟堆内存溢出。例如，持续创建大量的字符串对象或大型数组，并将它们保存在一个集合中，阻止垃圾回收器回收这些对象。

如何设置栈内存的大小？

栈内存大小可以通过JVM参数进行调整：

• -Xss<size>：设置每个线程的栈大小，默认值因平台不同而异。注意，设置过小可能导致StackOverflowError，设置过大可能会限制同时运行的线程数量。

如何排查Full GC频繁的问题？

• 分析GC日志，查看每次Full GC的时间间隔和回收前后堆的使用情况。

• 检查是否存在内存泄漏，特别是老年代中的对象是否应该被回收却未被回收。

• 考虑调整堆大小、年轻代与老年代的比例，以及选择更合适的垃圾收集器。

什么是内存抖动（Memory Churn）？如何解决？

• 内存抖动指的是短时间内对象的快速分配和回收，导致频繁的Minor GC，甚至触发Full GC。这会影响应用性能。

• 解决方法包括优化代码以减少不必要的对象创建，重用对象池，调整堆大小或垃圾收集策略，以及分析热点代码路径以找到改进点。

如何通过工具分析JVM性能瓶颈？

• 使用jstat 、jconsole 、VisualVM等工具监控JVM的各项指标，如CPU使用率、内存占用、线程状态等。

• 利用jmap生成堆转储文件，并使用MAT（Memory Analyzer Tool）分析内存泄漏或过度的对象保留。

• 使用jstack获取线程快照，帮助识别死锁或长时间运行的任务。

• 对于更深入的性能剖析，可以采用商业工具如YourKit、JProfiler等，它们提供了详细的性能剖析功能，帮助定位具体的性能瓶颈。

八、高级特性与扩展

什么是动态代理？它与JVM的关系？

• 动态代理 是一种在运行时创建接口实现类的技术，无需为每个接口手动编写代理类。Java提供了java.lang.reflect.Proxy类和InvocationHandler接口来支持动态代理的创建。

• 动态代理依赖于JVM提供的反射机制，允许程序在运行时决定如何处理方法调用。

什么是反射？它对JVM性能的影响？

• 反射提供了一种在运行时检查或"反射"类、接口、字段和方法的能力，允许程序动态地调用方法、访问字段等。

• 反射的主要缺点是性能开销较大，因为使用反射需要额外的步骤来解析类结构并调用方法。此外，由于安全性管理，反射操作可能会受到更多限制。

什么是Java Agent？它的应用场景是什么？

• Java Agent是一个特殊的工具，可以在不修改应用程序字节码的情况下，通过JVM TI（Tool Interface）在JVM启动之前或之后插入到JVM中。它可以用来进行性能监控、分析、日志记录、甚至修改字节码等功能。

• 应用场景包括但不限于性能分析、故障诊断、安全审计、字节码增强等。

JVM如何实现多线程？

• JVM通过操作系统提供的线程支持来实现多线程能力。每个Java线程映射到一个操作系统线程，JVM负责管理这些线程的生命周期，包括创建、调度、同步等。

什么是偏向锁、轻量级锁、重量级锁？

• 偏向锁：优化了无竞争情况下的同步性能，假设同步代码块由单一线程执行，减少不必要的CAS操作。

• 轻量级锁：当有多个线程尝试获取同一个锁但竞争不大时使用，避免进入重量级锁的高成本上下文切换。

• 重量级锁：当锁的竞争变得激烈时使用，涉及到操作系统级别的线程挂起和恢复操作，成本较高。

JVM对synchronized的优化有哪些？

• 从偏向锁开始，逐渐升级到轻量级锁再到重量级锁，这种逐步升级的方式称为锁膨胀。此外，还有锁消除（基于逃逸分析）、锁粗化等优化策略，旨在减少锁的粒度，提高并发性能。

什么是逃逸分析对锁优化的作用？

• 逃逸分析可以帮助确定对象是否仅限于当前线程内使用，如果对象不会被外部访问，则可以进行锁消除或者栈上分配等优化，从而减少锁竞争和内存分配开销。

什么是JVM的跨平台特性？

• JVM的跨平台特性意味着编写的Java代码只需编译一次即可在任何安装了相应版本JVM的平台上运行，无需考虑底层硬件架构差异。这是因为Java源代码被编译成字节码，然后由JVM解释执行或即时编译成本地机器指令。

JVM的字节码执行引擎是如何工作的？

• 字节码执行引擎负责加载、验证、准备和执行字节码指令。它首先通过类加载器加载字节码文件，接着验证字节码的正确性，并为静态变量分配初始值。然后，执行引擎逐条解释执行字节码，也可以通过即时编译器将热点字节码编译成本地机器指令以提高执行效率。

Java 17+对JVM有哪些重要更新？

截至2025年，Java 17作为LTS版本，带来了多项改进和新特性，主要包括：

• 密封类（Sealed Classes）：允许更严格的类继承控制，增强了模式匹配功能。

• 模式匹配（Pattern Matching）：进一步增强了switch表达式，使得代码更加简洁和易读。

• ZGC和Shenandoah GC成为正式特性：这两种低延迟垃圾收集器在Java 17中已正式可用，它们旨在最大限度地减少GC停顿时间。

• 弃用和移除一些过时API：持续清理不再推荐使用的API，保持Java生态系统的健康。

• 性能提升：包括但不限于即时编译器（JIT）优化、G1垃圾收集器的改进等。