JVM面试题

出处:http://www.blogjava.net/BlueDavy/archive/2009/03/27/262419.html
 
JVM是Java程序的运行环境，因此对于JVM的掌握有助于理解Java程序的执行以及编写，尤其是运行时碰到的一些诡异问题，那么怎么样能考察自己对于JVM关键知识点的掌握情况，帮助学习JVM机制呢，在这篇blog中来探讨下。


对于Java程序而言，JVM的关键机制有：字节码的加载、方法的执行、对象内存的分配和回收、线程和锁机制，这几个机制涉及到的jvm的知识点远没有写这几个字这么简单，里面的复杂度还是非常高的。


字节码的加载
JVM通过ClassLoader来完成字节码的动态加载，这里面涉及到的主要是ClassLoader的双亲委派、ClassLoader的编写方法、Class是否被加载的唯一标识以及Class的加载过程。
在考察的时候我觉得可以以这么两道简单的题来考察：
1、写一段将目录中指定的.class文件加载到JVM的程序，并通过Class对象获取到完整类名等信息；
2、一段展示代码，里面包含一个全局静态整型变量，问如果用两个ClassLoader加载此对象，执行这个整型变量++操作后结果会是怎么样的？
 
 
A:ClassLoader双亲委派：先从parent classLoader 找,再从Bootstrap ClassLoader装载，装载失败再从本ClassLoader装载
B:Class被装载唯一标识：ClassLoader与类全名
 
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jvm classLoader architecture : 


a, Bootstrap ClassLoader/启动类加载器
       主要负责jdk_home/lib目录下的核心 api 或 -Xbootclasspath 选项指定的jar包装入工作.


b, Extension ClassLoader/扩展类加载器
       主要负责jdk_home/lib/ext目录下的jar包或 -Djava.ext.dirs 指定目录下的jar包装入工作


c, System ClassLoader/系统类加载器
        主要负责java -classpath/-Djava.class.path所指的目录下的类与jar包装入工作.


b, User Custom ClassLoader/用户自定义类加载器(java.lang.ClassLoader的子类)
        在程序运行期间, 通过java.lang.ClassLoader的子类动态加载class文件, 体现java动态实时类装入特性.


类加载器的特性：


1， 每个ClassLoader都维护了一份自己的名称空间， 同一个名称空间里不能出现两个同名的类。 
2， 为了实现java安全沙箱模型顶层的类加载器安全机制, java默认采用了 " 双亲委派的加载链 " 结构.

自定义classLoader:重写findClass，自行读取class文件,传给defindClass即可

public Class findClass(String name) {       byte[] data = loadClassData(name);       return defineClass(name, data, 0, data.length);     }          private byte[] loadClassData(String name) {       FileInputStream fis = null;       byte[] data = null;       try {         fis = new FileInputStream(new File("D:\\project\\test\\" + name + ".class"));         ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();         int ch = 0;         while ((ch = fis.read()) != -1) {           baos.write(ch);         }         data = baos.toByteArray();       } catch (IOException e) {         e.printStackTrace();       }       return data;     }  

方法的执行
JVM有自己的一套指令系统，字节码中即已经是指令了，需要大概掌握了JVM对static、interface、instance、构造器采用的不同的执行方法，另外就是JVM中反射的实现（可以以Sun JDK来举例）、动态代理的实现，最后相关的就是JVM执行字节码的方式（解释、JIT、Hotspot），以及什么时候触发编译成机器码，如何控制。
在考察的时候我觉得可以以这么三道题来考察：
1、A a=new A();a.execute();和IA a=new A();a.execute();执行有什么不同；
2、反射的性能低的原因是？
3、编写一段程序，动态的创建一个接口的实现，并加载到JVM中执行；（可以允许用BCEL等工具）

对象内存的分配和回收
这块涉及的知识点也是比较的多，例如JVM内存区域的划分、自然类型和引用类型的内存分配的不同、TLAB、GC的算法、Sun JDK对于GC的实现、GC触发的时机、GC的跟踪和分析的方法。
在考察的时候我觉得可以以这么三道题来考察：
1、经典的String比较程序题：
   String a="a";
   String b="b";
   String ab="ab";
   (a+b)==ab;  ??  (引深题，如何才能让(a+b)==ab）
   ("a"+"b")==ab; ?? 
2、写一段程序，让其OutOfMemory，或频繁执行Minor GC，但又不触发Full GC，又或频繁执行Full GC，但不执行minor GC，而且不OutOfMemory，甚至可以是控制几次Minor GC后发生一次Full GC；
3、详细讲解GC的实现，例如minor GC的时候导致是怎么回收对象内存的，Full GC的时候是怎么回收对象内存的。

线程和锁机制
这块涉及的知识点仍然是非常的多，例如线程中变量的操作机制、线程调度机制、线程的状态以及控制方法、线程的跟踪和分析方法、同步关键字、lock/unlock的原理等。
在考察的时候我觉得可以以这么几道题考察下：
1、i++的执行过程；
2、一个线程需要等待另外一个线程将某变量置为true才继续执行，如何编写这段程序，或者如何控制多个线程共同启动等；
3、控制线程状态的转换的方法，或者给几个thread dump，分析下哪个线程有问题，问题出在哪；
4、static属性加锁、全局变量属性加锁、方法加锁的不同点？