五分钟学Java:如何学习Java面试必考的JVM虚拟机

2019/04/10 10:10
阅读数 11

副本_未命名.jpg

原创声明

本文首发于微信公众号【程序员黄小斜】

本文作者:黄小斜

转载请务必在文章开头注明出处和作者。

本文思维导图

JVM虚拟机

为什么要学习JVM虚拟机

最近的你有没有参加Java面试呢?你有没有发现,Java面试中总是爱考一类问题,那就是JVM虚拟机,为什么面试官这么爱考察JVM的问题呢,这是因为,所有的Java程序本质上都是运行在JVM之上的,没有JVM虚拟机,也就没有Java语言的执行环境,只有掌握了JVM虚拟机的相关知识,你才能说你懂Java,否则就像一个只会玩手机的人说自己压根不懂安卓操作系统一样。

根据百度百科的介绍,JVM是Java Virtual Machine(Java虚拟机)的缩写,JVM是一种用于计算设备的规范,它是一个虚构出来的计算机,是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。引入Java语言虚拟机后,Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息,使得Java语言编译程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码(字节码),就可以在多种平台上不加修改地运行。

就是因为有JVM的存在,Java才能够拥有跨平台运行的能力,一次编译,到处运行,反观C++这类语言,需要到处编译才能运行,因为它本身是和操作系统强关联的一门语言,也没有虚拟机的概念。

当然,因为有了JVM虚拟机的存在,Java语言的复杂度也大大降低,其所付出的代价就是运行速度有所下降,离开JVM虚拟机谈Java是没有意义的,学好JVM是学好一切Java技术的前提。

如何学习JVM虚拟机

JVM虚拟机就在我们的身边

第一次听说JVM虚拟机这个东西,还是在一道面试题中,那时候我完全不知道这是个啥玩意啊,后来我买了一本号称JVM圣经的书《深入理解JVM虚拟机》才有幸知道,原来JVM虚拟机就运行在我们的电脑中。

作为一个Java开发者,入门三件套可能就是IDE、JDK和JRE了,其实JDK就包含了JRE,而JRE(Java运行环境)也就包含了JVM虚拟机。当我们使用javac或者使用ide进行Java程序的编译或者执行时,其实就是把java代码变异成class字节码,然后扔到JVM执行。

此时我们的任务管理器里会有一个进程叫做java,这个进程就可以理解为JVM程序,而这个进程里还有很多子线程,分别负责执行代码,垃圾回收等等。

很多时候我们压根不知道JVM虚拟机是个啥,自然也不能很好地学习它,一旦我们了解了它的本质,后面的东西学习起来也就不会那么痛苦了。

初探JVM面试题

有很多程序员第一次听说JVM可能是在面试的时候,关于JVM的面试题其实也不少,这里举例一些比较热门的面试题型,比如“JVM的堆和栈有什么区别”、“JVM的垃圾回收算法有哪些”、“JVM的内存模型是什么样的”等等,这类题目算是比较基础的了。

这类题目,一般通过刷刷面经,也能够回答上来一些,毕竟面试官懂得也不一定比你多,所以一些面试官可能也不会深挖下去。不过如果是一些对技术考察得比较有深度的公司就不一定了,很多以Java技术栈为主的公司,特别是电商类公司,对于JVM的考察还是比较有深度的,除了阿里和美团,还有京东、唯品会、有赞、拼多多等公司。

所以,我们不妨也来看看进阶版的JVM面试题长什么样。首先,进阶版的题目主要考察深度,像是JVM的内存模型,一定会让你讲清楚每个区域是做什么的,并且会让实际的场景来问你,比如字符串变量放在哪个区域,类的元数据放在哪个区域,局部变量和全局变量又分别放在哪个区域。如果你对内存模型只是一知半解,一下子就会被面试官给识破了。

进阶版的JVM面试还喜欢考察细节,比如JVM的垃圾回收算法,停止复制,标记清除,需要你把过程讲清楚,各自的优劣讲清楚。如果这类问题对你也够不成威胁,那不妨再看看JVM垃圾回收的其他题型,“年轻代的GC是如何进行的,请讲解详细过程”很多面试者可能会简单地讲一下年轻代的回收方法。

你可能会简单地回答:“使用停止复制的方法来完成的”实际上,其实,这里面能讲的细节有很多,首先,年轻代分为eden区和survivor区,survivor区还分为from和to区,eden区存活的对象会被放到from区,而在下一次young gc后,from区和to区会交换位置,对象也会跟着搬移,从而该对象的年龄加一,当对象的年龄超过阈值时,对象就会进入老年代。

看似简单的问题居然可以答出这么多门道,这也是我在经历很多次面试之后才总结出来的经验。

JVM圣经《深入理解JVM虚拟机》

Java书籍千千万,但是真正能够讲清楚JVM虚拟机的书可能也只有这一本了。网上的大部分关于JVM的博客基本都是借鉴或者是参考本书的内容。

那么这本书到底讲了哪些些JVM的内容了,不妨和我一起来拆解一下。

第一部分,这本书讲了Java这门语言的历史,以及它为什么要运行在JVM上,这一点很重要,要不然开发者也会很奇怪,为什么好好的编程语言要运行在虚拟机上呢。

第二部分,本书开始介绍JVM的核心概念,那就是内存模型,JVM是如何管理计算机的内存的,又是如何划分这些区域的,毕竟Java里的类型和变量那么多,确实不好管理。

第三部分,是这本书比较难的一部分,它开始介绍Java代码的运行原理,那就是要先把java代码编译成字节码,然后才能在JVM上执行,而Java代码又是由一个个类组成的,所以文章要介绍JVM虚拟机是如何加载这些类的,这里面有很多新颖的概念,值得我们去探索。

第四部分,程序编译和代码优化,这部分内容其实比较冷门,但实际上是很复杂的,这里面提到了很多JVM对于程序执行的优化,包括编译期的优化和运行期的优化,优化的目的是让Java程序更高效地运行,了解了这部分内容之后,你一定会对JVM虚拟机的设计产生崇敬之情。

第五部分,主要介绍了JVM对Java多线程的支持,Java中的多线程自然也是基于JVM进行设计和实现的,其中就涉及到了我们常用的锁,这里主要介绍的是synchronized,它的本质是互斥锁,但是随着JVM对于重量级锁synchronized的优化,它也逐渐开始支持轻量级锁和偏向锁。

可以说,本书全程都是精华,基本上都是重点,考试会考,当然其中也有一些内容比较冷门,不怎么受面试官待见。但是这本书基本上把JVM里我们需要掌握的知识都讲清楚了,对于JVM的理论学习,这一本书足矣。

JVM调优实战

讲完了理论,终于到了实战的部分。 JVM知识整体看来是一个偏理论的知识模块,似乎能实践的东西不多,但实际上,JVM方面能实践的东西可不少,比如JVM调优,JVM的GC分析以及内存分析,都是面试官很喜欢考察的实践能力。 接下来的部分,我们就来讲讲JVM实战的内容。

在一些高级Java面试中,关于JVM的问题可能就会涉及到JVM调优和实践上了,比如你有没有遇到过OOM或者内存泄漏,你是怎么发现它们的,又或者,GC过于频繁,我们应该如何进行排查。 总之,这类问题都是立足于实践,考察的就是候选人的实践经验,这对于平时一直CRUD,连服务器都没怎么碰过的朋友来说,确实是一个不小的挑战。

那咋办呢,其实办法也不是没有,毕竟我就是一个没有JVM实践经验的小白,之前我对于这方面的复习主要是通过几个方法。

找一些比较知名的JVM调优工具,试用一下,比如Jprofile,还有JDK自带的jmap jstack等等。把这些工具都拿来用于自己的程序测试,写几个oom或者是内存泄漏的程序,看看工具里都会出现什么情况,这就是其中一种不错的学习方法。

但是有人会说,很多面试题都是要有高并或者高负载的场景,平时自己的代码根本不会出现这种问题,那怎么办呢,其实也有办法,网上对于这类调优面试题其实也有很多分享,针对某一种场景如何调优,操作步骤应该是怎样的,其实都能从别人的文章中找到一些答案,这样,即使你平时工作没有这类实践,也可以通过学习JVM调优实战的文章来进行复习,其实道理都是一样的。

推荐资源

书籍

《深入理解JVM虚拟机》

视频

我整理了一些JVM方面的学习视频,分享给大家,其实这方面的视频资源并不多,毕竟大多数视频还是讲项目或者基础为主,能把JVM虚拟机讲透讲好的人确实不多。

博客

Java技术仓库《Java程序员复习指南》 https://github.com/h2pl/Java-Tutorial 整合全网优质Java学习内容,帮助你从基础到进阶系统化复习Java

面试指南

全网最热的Java面试指南,共200多页,非常实用,不管是用于复习还是准备面试都是不错的。

总结

关于如何学习JVM虚拟机,并且搞定相关面试题,我们今天就讲到这里了,如果还有什么疑问也可以到我公众号【程序员黄小斜】里找我探讨,后续会有更多的文章推出,包括如何系统性地学习JavaWeb,敬请期待。

对了,你想问我文章里提到的书籍和视频去哪找?我已经给你准备好了

文中提到的资源都可以免费领取,在我的公众号【程序员黄小斜】回复“Java并发编程”即可免费领取对应的资源。

写在最后

如果觉得本文对你有帮助的话,请你也不要吝啬你的“好看”哈,转发朋友圈就是对我最大的支持啦,你们的支持是对我最大的鼓励。

对本系列文章有什么建议和意见,也欢迎留言告诉我,期待你的回馈。

原文出处:https://www.cnblogs.com/xll1025/p/12513919.html

展开阅读全文
打赏
0
0 收藏
分享
加载中
更多评论
打赏
0 评论
0 收藏
0
分享
返回顶部
顶部