架构面试题汇总：JVM全套（四）

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修改于 2024-03-21 08:22:00

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修改于 2024-03-21 08:22:00

JVM（Java虚拟机）是Java应用程序运行的核心环境，因此在Java相关的面试中，JVM相关的知识是经常被考察的重点。面试官可能会围绕JVM的内存模型、垃圾收集机制、性能调优参数以及性能监控和故障排查工具等方面进行提问。

在内存模型方面，需要了解Java堆、Java栈、方法区以及本地方法栈等各个部分的作用和特点。特别是Java堆和方法区，它们是JVM管理的两块主要内存区域，分别用于存储对象实例和类的元数据信息。

垃圾收集机制是JVM自动管理内存的重要手段。面试官可能会询问关于垃圾收集算法、垃圾收集器类型以及Stop-The-World现象等方面的问题。需要了解各种垃圾收集算法的优缺点以及适用场景，以及如何通过合理配置JVM参数来优化垃圾收集的性能。

性能调优是JVM运行过程中的一个重要环节。面试官可能会询问关于JVM性能调优参数、内存泄漏检测以及性能监控工具的使用等问题。需要了解如何通过调整JVM参数来优化应用程序的性能，以及如何使用性能监控工具来分析和解决性能瓶颈。

此外，还需要了解JVM的类加载机制、字节码执行过程以及JIT编译器等相关知识。这些知识有助于深入理解JVM的工作原理和运行机制，从而更好地进行性能调优和故障排查。

面试题1：请解释JVM的内存结构和工作原理。

答案：

JVM的内存结构主要包括方法区、堆内存、栈内存、程序计数器以及本地方法栈。

方法区：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。在Java 8及之后的版本中，方法区被元空间（Metaspace）所取代。
堆内存：是JVM所管理的最大一块内存区域，几乎所有的对象实例都会在这里分配内存。堆区是所有线程共享的一块区域，它还可以细分为新生代和老年代。新生代中的对象大多数很快就会成为垃圾被回收，而老年代中存放的都是存活时间较长的对象。
栈内存：每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈，每一个方法执行的时候都会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入栈到出栈的过程。
程序计数器：是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就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。
本地方法栈：与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

面试题2：说说你对JVM垃圾收集的理解，有哪些常见的垃圾收集算法和收集器？

答案：

垃圾收集（Garbage Collection，GC）是JVM自动内存管理的重要部分，它的目的是回收不再被程序使用的对象占用的内存。

常见的垃圾收集算法包括：

标记-清除算法：标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。
复制算法：将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块。当这一块的内存用完了，就将还存活的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
标记-整理算法：标记过程仍然与“标记-清除”算法一样，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，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。
分代收集算法：根据对象存活周期的不同将内存划分为几块。一般是将堆区划分为新生代和老年代，新生代中的对象大多数很快就会成为垃圾被回收，老年代中存放的都是存活时间较长的对象。

常见的垃圾收集器包括：Serial收集器、Parallel Scavenge收集器、CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器和G1（Garbage-First）收集器等。每种收集器都有其适用的场景和优缺点。

面试题3：你如何理解JVM的类加载过程？什么是双亲委派模型？

答案：

JVM的类加载过程主要包括加载、链接（验证、准备、解析）和初始化三个阶段。加载阶段主要是通过类加载器将类的字节码文件加载到内存中，并在方法区中生成对应的Class对象。链接阶段主要是对字节码进行验证、准备（为类的静态变量分配内存，并设置默认的初始值）和解析（将符号引用转换为直接引用）。初始化阶段是执行类构造器方法（()）的过程，此方法由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块集合而来。

双亲委派模型是JVM类加载器的一种组织方式。在这种模型中，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，每一个层次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中。只有当父类加载器无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。这种模型的好处是可以确保Java核心库的稳定性和防止恶意代码的破坏。

面试题4：能否详细解释一下JVM中的JIT（Just-In-Time）编译器是如何工作的？

答案：

JIT编译器是JVM中提高执行效率的关键部分之一。与解释器不同，JIT编译器将字节码直接编译成与特定硬件平台相关的机器码，这样执行速度会更快。

JIT编译器的工作流程通常是这样的：

热点探测：JVM在运行时会分析哪些方法的执行频率特别高，这些方法被称为“热点方法”。
编译：一旦识别出热点方法，JIT编译器就会介入，将这些方法的字节码编译成机器码。
优化：在编译过程中，JIT编译器还会进行各种优化，如方法内联、常量折叠、逃逸分析等，以进一步提升代码执行效率。
缓存：编译后的机器码会被缓存在Code Cache中，以便下次直接执行而不需要再次解释或编译。
动态调整：JIT编译器还会根据运行时的性能数据动态调整编译策略，例如选择更激进的优化策略或回退到解释执行。

通过这种方式，JIT编译器能够在保证程序正确性的同时，大大提高程序的执行速度。

面试题5：你了解JVM中的哪些性能调优工具？它们各有什么特点？

答案：

JVM中提供了许多性能调优工具，以下是一些常用的工具及其特点：

JConsole：

JConsole是一个基于JMX（Java Management Extensions）的可视化监视工具。它可以实时查看Java应用程序的内存使用情况、线程数、类加载情况等。JConsole还提供了一些基本的性能分析工具，如CPU使用率、内存泄漏检测等。它的优点是使用简单，适合初学者使用。

VisualVM：VisualVM是一个功能强大的Java性能分析工具，它不仅可以查看Java应用程序的运行时信息，还可以进行内存dump分析、线程dump分析等高级操作。VisualVM支持插件扩展，用户可以根据需要安装不同的插件来增强其功能。它的优点是功能全面，适合有一定经验的开发者使用。

MAT（Memory Analyzer Tool）：

MAT是一个专门用于分析Java堆转储（heap dump）的工具，它可以帮助开发者找到内存泄漏的原因、优化内存使用等。MAT提供了丰富的图表和报告，使得分析结果更加直观易懂。它的优点是专注于内存分析，适合解决复杂的内存问题。

JProfiler/YourKit：

JProfiler和YourKit是两款商业的Java性能分析工具，它们提供了全面的性能监控和调优功能，包括CPU分析、内存分析、线程分析等。这些工具通常具有更强大的功能和更好的性能表现，但需要付费购买。它们的优点是功能强大且全面，适合企业级应用使用。

JMeter：

虽然JMeter主要是一个性能测试工具，但它也可以用于对Java应用程序进行压力测试和性能分析。通过模拟大量用户并发请求，JMeter可以测试Java应用程序的吞吐量、响应时间等性能指标。它的优点是适合进行压力测试和性能评估。

命令行工具：

JVM还提供了许多命令行工具，如jstat、jstack、jmap等，这些工具可以在命令行下直接运行，用于收集和分析Java应用程序的性能数据。它们的优点是轻量级且灵活，适合在服务器或嵌入式环境中使用。

面试题6：能否解释一下JVM中的内存泄漏和如何避免它？

答案：

内存泄漏是指程序中存在无法被GC回收的对象，这些对象持续占用内存空间，最终导致内存耗尽。在JVM中，内存泄漏通常是由于程序中存在长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用而导致的。例如，静态集合类（如HashMap、Vector等）中的对象在使用后没有被及时移除，或者线程本地变量中的对象在使用后没有被正确清理等。

要避免内存泄漏，可以采取以下措施：

合理使用集合类：避免在静态集合类中存储过多的对象，特别是那些不再需要的对象。使用WeakHashMap等弱引用集合类来存储对象可以自动释放不再使用的对象。
及时释放资源：在使用完数据库连接、网络连接等资源后，要及时关闭或释放它们，避免资源泄漏。
注意线程安全：在多线程环境下，要特别注意线程安全和数据一致性，避免出现意外的对象引用或数据不一致问题。
利用工具进行监控和分析：定期使用性能监控和分析工具来检查程序的内存使用情况，及时发现并解决潜在的内存泄漏问题。

面试题7：谈谈你对Java内存模型（JMM）的理解，它与JVM内存结构有什么区别？

答案：

Java内存模型（Java Memory Model，JMM）并不是真实存在的内存结构，而是一种抽象的概念，用于描述多线程环境中变量的可见性和操作的原子性等问题。JMM定义了线程对共享内存的访问方式，以及线程之间如何通过共享内存进行通信。它确保了正确的同步和可见性，是并发编程的基础。

与JVM内存结构不同，JVM内存结构是真实存在的物理内存划分，包括堆、栈、方法区等，用于存储Java程序运行时的数据。而JMM更侧重于描述多线程并发访问共享变量时的行为规则和数据一致性保证。

在JMM中，所有的变量都存储在主内存中，每个线程都有自己独立的工作内存，线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。线程间变量的值传递需要通过主内存来完成。

面试题8：你了解哪些JVM的性能监控和故障排查工具？能否举例说明它们的使用方法？

答案：

JVM的性能监控和故障排查工具有很多，如jstat、jstack、jmap、jhat等。这些工具可以帮助我们监控JVM的运行状态、分析性能瓶颈、排查故障等。

jstat：用于监控JVM的垃圾回收情况、类加载情况、JIT编译情况等。例如，jstat -gc [pid] 可以查看指定进程的垃圾回收统计信息。
jstack：用于生成Java线程的堆栈跟踪信息，可以帮助我们分析线程的死锁、阻塞等问题。例如，jstack [pid] 可以输出指定进程的线程堆栈信息。
jmap：用于生成Java堆的内存映射信息，可以帮助我们分析堆内存的使用情况、查找内存泄漏等。例如，jmap -heap [pid] 可以查看指定进程的堆内存详细信息。
jhat：用于分析由jmap生成的堆转储文件，并以HTML格式展示分析结果，方便我们查看和分析堆内存中的对象分布、引用关系等。例如，jhat [dumpfile] 可以启动一个Web服务器来展示堆转储文件的分析结果。

以上只是JVM性能监控和故障排查工具的一部分，实际上还有很多其他的工具和技术可以帮助我们更好地监控和调优JVM的性能。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景选择合适的工具和技术进行使用。

面试题9：能否解释一下JVM中的Stop-The-World现象？它对程序的性能有什么影响？

答案：

Stop-The-World是JVM在进行垃圾回收时的一种现象，指的是在垃圾回收期间，所有的应用线程都会被暂停执行，直到垃圾回收结束。这是因为垃圾回收器需要在一个一致性的内存快照上进行工作，以避免出现对象引用关系的不一致问题。

Stop-The-World现象对程序的性能有很大的影响，因为它会导致应用线程的暂停和执行延迟。如果垃圾回收频繁发生或者持续时间过长，就会导致应用程序的响应时间增加、吞吐量下降等问题。因此，在选择垃圾回收器和调优垃圾回收策略时，需要权衡垃圾回收的效率和应用程序的性能需求。

为了减轻Stop-The-World现象对程序性能的影响，可以采取一些措施，如选择适合应用程序特性的垃圾回收器、合理设置堆内存大小、优化对象生命周期等。此外，还可以通过JVM的性能监控工具来监控和分析垃圾回收的性能数据，以便及时发现并解决潜在的性能问题。

面试题10：能否详细解释一下Java中的强引用、软引用、弱引用和虚引用？它们在实际应用中有什么作用？

答案：

在Java中，引用有四种类型：强引用、软引用、弱引用和虚引用。它们的主要区别在于对象被垃圾回收器处理的方式不同。

强引用：最常见的引用类型，如果一个对象具有强引用，那么垃圾回收器永远不会回收它。即使系统内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，也不会去回收这种对象。
软引用：软引用关联着的对象，在系统将要发生内存溢出异常前，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。在实际应用中，软引用常用于实现内存敏感的缓存。
弱引用：弱引用关联的对象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。弱引用常用于实现不能防止其关联对象被回收，但希望在对象被回收时收到通知的场景。
虚引用：虚引用是最弱的一种引用关系。一个对象是否有虚引用的存在，完全不会对其生存时间构成影响，也无法通过虚引用来获取一个对象实例。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。

面试题11：谈谈你对JVM调优的理解，你通常会关注哪些方面的调优？

答案：

JVM调优是一个复杂的过程，它涉及到JVM参数的设置、代码的优化、内存的管理等多个方面。在调优过程中，我通常会关注以下几个方面：

内存管理：包括堆内存的大小设置、垃圾回收器的选择、GC日志的分析等。通过合理的内存管理可以减少内存泄漏和溢出等问题的发生，提高系统的稳定性和性能。
JIT编译器优化：JIT编译器是JVM性能优化的关键部分之一。通过合理的JIT编译器设置和优化可以提高代码的执行效率，减少CPU资源的消耗。
线程管理：包括线程的创建、销毁、调度等。通过合理的线程管理可以避免线程死锁、资源竞争等问题，提高系统的并发性能和响应速度。
代码优化：包括算法优化、数据结构优化、对象生命周期管理等。通过优化代码可以减少内存消耗和CPU资源的占用，提高系统的执行效率和性能。

在进行JVM调优时，我会使用各种性能监控和分析工具来收集和分析性能数据，如JVM自带的jstat、jstack等工具，以及第三方的性能分析工具如VisualVM、JProfiler等。根据性能数据和分析结果，我会逐步调整JVM参数和代码实现，以达到最优的性能表现。

面试题12：能否解释一下JVM中的类加载机制？什么是类的初始化？

答案：

JVM中的类加载机制是指将类的字节码文件加载到内存中，并在运行时创建类的Class对象的过程。类加载机制包括加载、链接（验证、准备、解析）和初始化三个阶段。

加载阶段主要是通过类加载器将类的字节码文件加载到内存中，并在方法区中生成对应的Class对象。
链接阶段主要是对字节码进行验证、准备（为类的静态变量分配内存，并设置默认的初始值）和解析（将符号引用转换为直接引用）。
初始化阶段是执行类构造器方法（()）的过程，此方法由编译器自动收集类中的所有类变量的赋值动作和静态代码块集合而来。

类的初始化是指为类的静态变量赋予正确的初始值的过程。在Java中，对类的静态变量、静态代码块和静态方法的执行都需要先初始化所在的类。类初始化是类加载过程的最后一步，只有在以下情况才会触发类的初始化：

创建类的实例，也就是new一个对象。
访问某个类或接口的静态变量，或者对该静态变量赋值。
调用类的静态方法。
反射（Class.forName(“com.xxx.Test”)）。
初始化一个类的子类（会首先初始化子类的父类）。
JVM启动时标明的启动类，即文件名和类名相同的那个类。

面试题13：JVM中有哪些类型的类加载器？它们之间的关系是怎样的？

答案：

在JVM中，主要有三种类型的类加载器：启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）、扩展类加载器（Extension ClassLoader）和应用程序类加载器（Application ClassLoader）。它们之间的关系通常呈现出父子层次的双亲委派模型。

启动类加载器：负责加载存放在<JAVA_HOME>\lib目录，或者被-Xbootclasspath参数所指定的路径中的类库。它是JVM实现的一部分，不是由Java类实现的。
扩展类加载器：负责加载<JAVA_HOME>\lib\ext目录中，或者被java.ext.dirs系统变量所指定的路径中的所有类库。它是用Java类实现的，父加载器是启动类加载器。
应用程序类加载器：也称为系统类加载器，负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库。它也是用Java类实现的，父加载器是扩展类加载器。

除了这三种主要的类加载器外，开发者还可以自定义类加载器，以实现特殊的类加载需求。

在类加载过程中，JVM采用了双亲委派模型。当一个类加载器收到了类加载的请求时，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成。只有当父类加载器无法完成这个加载请求（即它的搜索范围内没有找到所需的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。这种模型确保了Java核心API的稳定性和防止恶意代码的破坏。

面试题14：谈谈你对Java中的反射机制的理解，以及它在实际应用中的用途和注意事项。

答案：

Java中的反射机制是指在运行状态中，对于任意一个类，都能够知道这个类的所有属性和方法；对于任意一个对象，都能够调用它的任意一个方法和属性；甚至能够创建出对象实例的类型。这种动态获取类的信息以及动态调用对象的方法的功能称为Java语言的反射机制。

反射机制在实际应用中有广泛的用途，例如：

框架设计：在框架设计中，经常需要动态地加载和调用类和方法。反射机制可以在运行时动态地加载类，并调用其方法，从而实现更加灵活和可扩展的框架设计。
工具类开发：反射机制常用于开发各种工具类，如对象序列化、反序列化、ORM映射等。这些工具类需要动态地访问和操作对象的属性和方法，反射机制提供了这种能力。
测试框架：在测试框架中，反射机制常用于动态地调用被测试类的方法，以及获取和设置方法的返回值和参数等。

使用反射机制时需要注意以下几点：

性能问题：反射操作相对于直接调用会有一定的性能开销。因此，在性能敏感的场景中应谨慎使用反射。
安全问题：反射机制可以绕过Java语言的访问控制机制，直接访问和修改私有属性和方法。这可能会破坏对象的封装性和安全性。因此，在使用反射时需要确保操作的安全性和合法性。
代码可读性和可维护性：过度使用反射机制可能会使代码变得复杂和难以理解。因此，在设计中应尽量使用更加清晰和直观的方式来实现相同的功能。

面试题15：JVM中方法区的作用是什么？它与方法栈有什么区别？

答案：

在JVM中，方法区是用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据的一块内存区域。尽管Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的是与Java堆进行区分。对于习惯在HotSpot虚拟机上开发和部署程序的开发者来说，很多人愿意把方法区称为“永久代”（PermGen space），本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。

方法区与方法栈的主要区别在于：

存储内容：方法区主要存储类的元数据（如类名、方法信息、字段信息等）以及静态变量等，而方法栈则主要用于存储方法调用的栈帧信息，包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等。
生命周期：方法区中的数据在类被加载到JVM中时就会被创建，并且在整个JVM运行期间都存在。而方法栈中的数据是随着方法的调用和返回而创建和销毁的。
内存分配：方法区的内存分配是由JVM在启动时确定的，其大小可以通过JVM参数进行配置。而方法栈的内存分配则是在线程创建时确定的，每个线程都会有一个独立的方法栈。

在Java 8及以后的版本中，HotSpot虚拟机已经移除了永久代的概念，取而代之的是元空间（Metaspace）。元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

面试题16：你了解哪些JVM性能调优参数？它们各有什么作用？

答案：

JVM提供了许多性能调优参数，以下是一些常用的参数及其作用：

-Xms和-Xmx：这两个参数用于设置JVM堆内存的初始大小和最大大小。-Xms指定JVM启动时分配的内存量，-Xmx指定JVM运行过程中可分配的最大内存量。合理设置这两个参数可以避免频繁的GC和OutOfMemoryError异常。
-Xss：该参数用于设置线程栈的大小。每个线程都会分配一定大小的栈空间用于存储局部变量、操作数栈等信息。如果线程请求的栈空间超过了-Xss设置的大小，就会抛出StackOverflowError异常。因此，合理设置-Xss参数对于避免栈溢出错误非常重要。
-XX:+UseConcMarkSweepGC：该参数启用CMS（Concurrent Mark Sweep）垃圾收集器。CMS收集器是一种老年代的垃圾收集器，它可以在应用程序运行的同时进行垃圾收集，减少Stop-The-World的时间。但CMS收集器会产生较多的内存碎片，并且在处理浮动垃圾（GC过程中新产生的垃圾）时可能需要额外的Full GC。
-XX:+UseG1GC：该参数启用G1（Garbage-First）垃圾收集器。G1收集器是一种分区的垃圾收集器，它将堆内存划分为多个独立的块（Region），并根据各个块中垃圾的数量和回收所需的时间来优先回收垃圾最多的块。G1收集器旨在提供高吞吐量和低延迟的垃圾收集，适用于需要大内存和多核处理器的应用程序。
-XX:SurvivorRatio：该参数用于设置新生代中Eden区与Survivor区的大小比例。默认情况下，Eden区与单个Survivor区的大小比例为8:1:1（Eden区:SurvivorFrom区:SurvivorTo区）。通过调整-XX:SurvivorRatio参数可以改变这个比例关系，以适应不同类型的应用程序需求。例如，如果应用程序中创建的对象大多数都很快成为垃圾被回收，则可以适当减小Survivor区的比例以提高内存利用率和GC效率。
-XX:MaxTenuringThreshold：该参数用于设置对象从新生代晋升到老年代之前需要经过的GC次数阈值。当对象的年龄达到这个阈值时，它会被移动到老年代中。合理设置这个参数可以平衡新生代和老年代之间的内存分配和GC频率。如果设置得过高，可能会导致老年代中存储过多的短期存活对象；如果设置得过低，则可能导致频繁的Minor GC和对象晋升操作。

面试题17：能否详细解释一下JVM的内存模型？堆内存和栈内存有什么区别？

答案：

JVM的内存模型主要分为堆内存和栈内存两大部分。

堆内存：堆内存是JVM管理的最大一块内存区域，用于存放对象实例。所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配。堆内存由所有线程共享，是垃圾收集器管理的主要区域。堆内存可以细分为新生代和老年代，新生代又进一步划分为Eden区和两个Survivor区。
栈内存：栈内存与堆内存相反，它的生命周期很短，与线程相同。每个方法被执行的时候都会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栈中入栈到出栈的过程。栈内存主要存储基本类型的变量和对象的引用，每个线程包含一个栈，每个栈中包含多个栈帧。

堆内存和栈内存的主要区别在于：

管理方式：堆内存由JVM自动分配和回收，而栈内存由系统自动分配和回收，速度快。
存储内容：堆内存存放对象实例，栈内存存放基本数据类型和对象的引用。
生命周期：堆内存中的对象由垃圾收集器来回收，生命周期不确定。栈内存的生命周期与线程相同，当线程结束时，栈内存也就被回收。

面试题18：谈谈你对JVM中的垃圾收集算法和垃圾收集器的理解。你知道哪些垃圾收集器？它们各自的特点是什么？

答案：

垃圾收集（GC）是JVM自动管理内存的重要机制，目的是回收不再使用的对象占用的内存，防止内存泄漏，使程序员从繁琐的内存管理中解放出来。

常见的垃圾收集算法有：

标记-清除算法：这是最基本的垃圾收集算法，分为标记和清除两个阶段。标记阶段从根节点开始标记存活的对象，清除阶段回收未被标记的内存。但这种方法会产生内存碎片。
复制算法：为了解决内存碎片问题，复制算法将可用内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当进行垃圾收集时，将存活的对象复制到另一块内存区域中，然后一次性清理掉当前使用的内存区域。这种算法的缺点是内存使用效率不高，因为只有一半的内存是可用的。
标记-整理算法：这种算法在标记存活对象后，不是直接清理未标记的对象，而是将所有存活的对象都移动到一端，然后直接清理掉边界以外的内存。这样就避免了内存碎片问题。
分代收集算法：这是根据对象存活周期的不同将内存划分为几块的思想。一般将堆内存划分为新生代和老年代，新生代中的对象大多数很快就会成为垃圾被回收，而老年代中的对象存活时间较长。针对不同区域可以使用最适合的收集算法以提高效率。

常见的垃圾收集器有：

Serial收集器：这是一个单线程的收集器，在进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程（Stop-The-World）。它简单而高效，适合客户端应用。
Parallel Scavenge收集器：这是一个并行的收集器，可以使用多个线程同时进行垃圾收集。它也是Stop-The-World的，但由于使用了多线程，所以在多核处理器上性能较好。它的目标是达到一个可控制的吞吐量。
CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：这是一个并发的收集器，它可以在用户线程运行的同时进行垃圾收集。它分为初始标记、并发标记、重新标记和并发清除四个阶段。其中初始标记和重新标记两个阶段会Stop-The-World，但时间很短。并发标记和并发清除两个阶段可以与用户线程并发运行。它的目标是减少停顿时间。
G1（Garbage-First）收集器：这是一个面向服务端的垃圾收集器，它将堆内存划分为多个独立的块（Region），可以独立地进行垃圾收集。G1跟踪各个Region里面的垃圾堆积的价值大小（回收所获得的空间大小以及回收所需时间的经验值），在后台维护一个优先列表，每次根据允许的收集时间，优先回收价值最大的Region。这种方式保证了在有限的时间内可以获取尽可能大的收集效率。

面试题19：什么是JVM的逃逸分析？它有什么作用？

答案：

逃逸分析（Escape Analysis）是JVM中的一种优化技术，它的基本行为就是分析对象动态作用域：当一个对象在方法中被定义后，它可能被外部方法所引用，例如作为调用参数传递到其他地方中，称为方法逃逸。甚至还有可能被外部线程访问到，譬如赋值给类变量或可以在其他线程中访问的实例变量，称为线程逃逸。

逃逸分析的作用主要有两个：

锁消除：如果JVM通过逃逸分析，能够证明一个对象不会逃逸到方法或线程之外，或者逃逸程度比较低（只逃逸出方法而不会逃逸出线程），则可以为这个对象实例采取不同程度的锁定消除策略。例如，在堆上分配对象转化为栈上分配、标量替换、同步消除等。
标量替换：标量（Scalar）是指一个无法再分解成更小的数据的数据，如int、long等数值类型及reference类型等。相对的，聚合量（Aggregate）是指一个可以访问内部组成元素的数据，如数组、集合等。标量替换就是把一个对象实例拆分成若干个局部变量来代替，从而避免在堆上创建对象实例，减少垃圾收集器的负担。

逃逸分析是JVM优化技术的重要组成部分，通过它可以进一步提高程序的性能和响应速度。但需要注意的是，逃逸分析并不总是能带来性能提升，有时也可能导致性能下降。因此，在实际应用中需要根据具体情况来决定是否使用逃逸分析优化技术。