1. 描述一下 JVM 加載 Class 文件的原理機(jī)制?
在面試java工程師的時(shí)候，這道題經(jīng)常被問(wèn)到，故需特別注意。
Java中的所有類，都需要由類加載器裝載到JVM中才能運(yùn)行。類加載器本身也是一個(gè)類，而它的工作就是把class文件從硬盤讀取到內(nèi)存中。在寫程序的時(shí)候，我們幾乎不需要關(guān)心類的加載，因?yàn)檫@些都是隱式裝載的，除非我們有特殊的用法，像是反射，就需要顯式的加載所需要的類。
Java類的加載是動(dòng)態(tài)的，它并不會(huì)一次性將所有類全部加載后再運(yùn)行，而是保證程序運(yùn)行的基礎(chǔ)類(像是基類)完全加載到j(luò)vm中，至于其他類，則在需要的時(shí)候才加載。這當(dāng)然就是為了節(jié)省內(nèi)存開(kāi)銷。
Java的類加載器有三個(gè)，對(duì)應(yīng)Java的三種類:
三個(gè)加載器各自完成自己的工作，但它們是如何協(xié)調(diào)工作呢？哪一個(gè)類該由哪個(gè)類加載器完成呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，Java采用了委托模型機(jī)制。
委托模型機(jī)制的工作原理很簡(jiǎn)單：當(dāng)類加載器需要加載類的時(shí)候，先請(qǐng)示其Parent(即上一層加載器)在其搜索路徑載入，如果找不到，才在自己的搜索路徑搜索該類。這樣的順序其實(shí)就是加載器層次上自頂而下的搜索，因?yàn)榧虞d器必須保證基礎(chǔ)類的加載。之所以是這種機(jī)制，還有一個(gè)安全上的考慮：如果某人將一個(gè)惡意的基礎(chǔ)類加載到j(luò)vm，委托模型機(jī)制會(huì)搜索其父類加載器，顯然是不可能找到的，自然就不會(huì)將該類加載進(jìn)來(lái)。
我們可以通過(guò)這樣的代碼來(lái)獲取類加載器:
注意一個(gè)很重要的問(wèn)題，就是Java在邏輯上并不存在BootstrapKLoader的實(shí)體！因?yàn)樗怯肅++編寫的，所以打印其內(nèi)容將會(huì)得到null。
前面是對(duì)類加載器的簡(jiǎn)單介紹，它的原理機(jī)制非常簡(jiǎn)單，就是下面幾個(gè)步驟:
1.裝載:查找和導(dǎo)入class文件;
2.連接:
3.初始化:初始化靜態(tài)變量，靜態(tài)代碼塊。
2. 什么是類加載器？
類加載器是一個(gè)用來(lái)加載類文件的類。Java源代碼通過(guò)javac編譯器編譯成類文件。然后JVM來(lái)執(zhí)行類文件中的字節(jié)碼來(lái)執(zhí)行程序。類加載器負(fù)責(zé)加載文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)或其他來(lái)源的類文件。
3. 類加載器有哪些？
有三種默認(rèn)使用的類加載器：Bootstrap類加載器、Extension類加載器和Application類加載器。每種類加載器都有設(shè)定好從哪里加載類。
Bootstrap類加載器負(fù)責(zé)加載rt.jar中的JDK類文件，它是所有類加載器的父加載器。Bootstrap類加載器沒(méi)有任何父類加載器，如果你調(diào)用String.class.getClassLoader()，會(huì)返回null，任何基于此的代碼會(huì)拋出NullPointerException異常。Bootstrap加載器被稱為初始類加載器。
而Extension將加載類的請(qǐng)求先委托給它的父加載器，也就是Bootstrap，如果沒(méi)有成功加載的話，再?gòu)膉re/lib/ext目錄下或者java.ext.dirs系統(tǒng)屬性定義的目錄下加載類。Extension加載器由sun.misc.LauncherAppClassLoader實(shí)現(xiàn)。
4. 什么是tomcat類加載機(jī)制？
在tomcat中類的加載稍有不同，如下圖：
當(dāng)tomcat啟動(dòng)時(shí)，會(huì)創(chuàng)建幾種類加載器：
1 Bootstrap 引導(dǎo)類加載器
加載JVM啟動(dòng)所需的類，以及標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展類（位于jre/lib/ext下）
2 System 系統(tǒng)類加載器
加載tomcat啟動(dòng)的類，比如bootstrap.jar，通常在catalina.bat或者catalina.sh中指定。位于CATALINA_HOME/bin下。
3 Common 通用類加載器
加載tomcat使用以及應(yīng)用通用的一些類，位于CATALINA_HOME/lib下，比如servlet-api.jar
4 webapp 應(yīng)用類加載器
每個(gè)應(yīng)用在部署后，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)唯一的類加載器。該類加載器會(huì)加載位于 WEB-INF/lib下的jar文件中的class 和 WEB-INF/classes下的class文件。
當(dāng)應(yīng)用需要到某個(gè)類時(shí)，則會(huì)按照下面的順序進(jìn)行類加載：
1 使用bootstrap引導(dǎo)類加載器加載
2 使用system系統(tǒng)類加載器加載
3 使用應(yīng)用類加載器在WEB-INF/classes中加載
4 使用應(yīng)用類加載器在WEB-INF/lib中加載
5 使用common類加載器在CATALINA_HOME/lib中加載
5、類加載器雙親委派模型機(jī)制？
什么是雙親委派模型(Parent-Delegation Model)？為什么使用雙親委派模型？
JVM中加載類機(jī)制采用的是雙親委派模型，顧名思義，在該模型中，子類加載器收到的加載請(qǐng)求，不會(huì)先去處理，而是先把請(qǐng)求委派給父類加載器處理，當(dāng)父類加載器處理不了時(shí)再返回給子類加載器加載；
為什么使用雙親委派模型？
因?yàn)榘踩?。使用雙親委派模型來(lái)組織類加載器間的關(guān)系，能夠使類的加載也具有層次關(guān)系，這樣能夠保證核心基礎(chǔ)的Java類會(huì)被根加載器加載，而不會(huì)去加載用戶自定義的和基礎(chǔ)類庫(kù)相同名字的類，從而保證系統(tǒng)的有序、安全。
6.Java 內(nèi)存分配？
一、 基本概念
每運(yùn)行一個(gè)java程序會(huì)產(chǎn)生一個(gè)java進(jìn)程，每個(gè)java進(jìn)程可能包含一個(gè)或者多個(gè)線程，每一個(gè)Java進(jìn)程對(duì)應(yīng)唯一一個(gè)JVM實(shí)例，每一個(gè)JVM實(shí)例唯一對(duì)應(yīng)一個(gè)堆，每一個(gè)線程有一個(gè)自己私有的棧。進(jìn)程所創(chuàng)建的所有類的實(shí)例（也就是對(duì)象）或數(shù)組（指的是數(shù)組的本身，不是引用）都放在堆中,并由該進(jìn)程所有的線程共享。Java中分配堆內(nèi)存是自動(dòng)初始化的，即為一個(gè)對(duì)象分配內(nèi)存的時(shí)候，會(huì)初始化這個(gè)對(duì)象中變量。雖然Java中所有對(duì)象的存儲(chǔ)空間都是在堆中分配的，但是這個(gè)對(duì)象的引用卻是在棧中分配,也就是說(shuō)在建立一個(gè)對(duì)象時(shí)在堆和棧中都分配內(nèi)存，在堆中分配的內(nèi)存實(shí)際存放這個(gè)被創(chuàng)建的對(duì)象的本身，而在棧中分配的內(nèi)存只是存放指向這個(gè)堆對(duì)象的引用而已。局部變量 new 出來(lái)時(shí)，在棧空間和堆空間中分配空間，當(dāng)局部變量生命周期結(jié)束后，?？臻g立刻被回收，堆空間區(qū)域等待GC回收。
具體的概念：JVM的內(nèi)存可分為3個(gè)區(qū)：堆(heap)、棧(stack)和方法區(qū)(method，也叫靜態(tài)區(qū))：
堆區(qū)：
存儲(chǔ)的全部是對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都包含一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的class的信息(class的目的是得到操作指令)
jvm只有一個(gè)堆區(qū)(heap)，且被所有線程共享，堆中不存放基本類型和對(duì)象引用，只存放對(duì)象本身和數(shù)組本身；
棧區(qū)：
每個(gè)線程包含一個(gè)棧區(qū)，棧中只保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型本身和自定義對(duì)象的引用；
每個(gè)棧中的數(shù)據(jù)(原始類型和對(duì)象引用)都是私有的，其他棧不能訪問(wèn)；
棧分為3個(gè)部分：基本類型變量區(qū)、執(zhí)行環(huán)境上下文、操作指令區(qū)(存放操作指令)；
方法區(qū)（靜態(tài)區(qū)）:
被所有的線程共享，方法區(qū)包含所有的class（class是指類的原始代碼，要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)類的對(duì)象，首先要把該類的代碼加載到方法區(qū)中，并且初始化）和static變量。
方法區(qū)中包含的都是在整個(gè)程序中永遠(yuǎn)唯一的元素，如class，static變量。
二、實(shí)例演示
AppMain.java
運(yùn)行該程序時(shí)，首先啟動(dòng)一個(gè)Java虛擬機(jī)進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程首先從classpath中找到AppMain.class文件，讀取這個(gè)文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后把Appmain類的類信息存放到運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)中，這就是AppMain類的加載過(guò)程。
接著，Java虛擬機(jī)定位到方法區(qū)中AppMain類的Main()方法的字節(jié)碼，開(kāi)始執(zhí)行它的指令。這個(gè)main()方法的第一條語(yǔ)句就是：
該語(yǔ)句的執(zhí)行過(guò)程：
1、Java虛擬機(jī)到方法區(qū)找到Sample類的類型信息，沒(méi)有找到，因?yàn)镾ample類還沒(méi)有加載到方法區(qū)（這里可以看出，java中的內(nèi)部類是單獨(dú)存在的，而且剛開(kāi)始的時(shí)候不會(huì)跟隨包含類一起被加載，等到要用的時(shí)候才被加載）。Java虛擬機(jī)立馬加載Sample類，把Sample類的類型信息存放在方法區(qū)里。
2、Java虛擬機(jī)首先在堆區(qū)中為一個(gè)新的Sample實(shí)例分配內(nèi)存, 并在Sample實(shí)例的內(nèi)存中存放一個(gè)方法區(qū)中存放Sample類的類型信息的內(nèi)存地址。
3、JVM的進(jìn)程中，每個(gè)線程都會(huì)擁有一個(gè)方法調(diào)用棧，用來(lái)跟蹤線程運(yùn)行中一系列的方法調(diào)用過(guò)程，棧中的每一個(gè)元素就被稱為棧幀，每當(dāng)線程調(diào)用一個(gè)方法的時(shí)候就會(huì)向方法棧壓入一個(gè)新幀。這里的幀用來(lái)存儲(chǔ)方法的參數(shù)、局部變量和運(yùn)算過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)。
4、位于“=”前的Test1是一個(gè)在main()方法中定義的一個(gè)變量（一個(gè)Sample對(duì)象的引用），因此，它被會(huì)添加到了執(zhí)行main()方法的主線程的JAVA方法調(diào)用棧中。而“=”將把這個(gè)test1變量指向堆區(qū)中的Sample實(shí)例。
5、JVM在堆區(qū)里繼續(xù)創(chuàng)建另一個(gè)Sample實(shí)例，并在main方法的方法調(diào)用棧中添加一個(gè)Test2變量，該變量指向堆區(qū)中剛才創(chuàng)建的Sample新實(shí)例。
6、JVM依次執(zhí)行它們的printName()方法。當(dāng)JAVA虛擬機(jī)執(zhí)行test1.printName()方法時(shí)，JAVA虛擬機(jī)根據(jù)局部變量test1持有的引用，定位到堆區(qū)中的Sample實(shí)例，再根據(jù)Sample實(shí)例持有的引用，定位到方法去中Sample類的類型信息，從而獲得printName()方法的字節(jié)碼，接著執(zhí)行printName()方法包含的指令，開(kāi)始執(zhí)行。
三、辨析
在Java語(yǔ)言里堆(heap)和棧(stack)里的區(qū)別 ：
棧(stack)與堆(heap)都是Java用來(lái)在Ram中存放數(shù)據(jù)的地方。與C++不同，Java自動(dòng)管理?xiàng)：投眩绦騿T不能直接地設(shè)置?；蚨?。
棧的優(yōu)勢(shì)是，存取速度比堆要快，僅次于直接位于CPU中的寄存器。但缺點(diǎn)是，存在棧中的數(shù)據(jù)大小與生存期必須是確定的，缺乏靈活性。另外，棧數(shù)據(jù)可以共享（詳見(jiàn)下面的介紹）。堆的優(yōu)勢(shì)是可以動(dòng)態(tài)地分配內(nèi)存大小，生存期也不必事先告訴編譯器，Java的垃圾收集器會(huì)自動(dòng)收走這些不再使用的數(shù)據(jù)。但缺點(diǎn)是，由于要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，存取速度較慢。
Java中的2種數(shù)據(jù)類型：
一種是基本類型(primitive types), 共有8類，即int, short, long, byte, float, double, boolean, char(注意，并沒(méi)有string的基本類型)。這種類型的定義是通過(guò)諸如int a = 3; long b = 255L;的形式來(lái)定義的，稱為自動(dòng)變量。自動(dòng)變量存的是字面值，不是類的實(shí)例，即不是類的引用，這里并沒(méi)有類的存在。如int a = 3; 這里的a是一個(gè)指向int類型的引用，指向3這個(gè)字面值。這些字面值的數(shù)據(jù)，由于大小可知，生存期可知(這些字面值固定定義在某個(gè)程序塊里面，程序塊退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于棧中。
棧有一個(gè)很重要的特性:存在棧中的數(shù)據(jù)可以共享。假設(shè)我們同時(shí)定義: int a = 3; int b = 3; 編譯器先處理int a = 3；首先它會(huì)在棧中創(chuàng)建一個(gè)變量為a的引用，然后查找有沒(méi)有字面值為3的地址，如果沒(méi)找到，就開(kāi)辟一個(gè)存放3這個(gè)字面值的地址，然后將a指向3的地址。接著處理int b = 3；在創(chuàng)建完b的引用變量后，由于在棧中已經(jīng)有3這個(gè)字面值，便將b直接指向3的地址。這樣，就出現(xiàn)了a與b同時(shí)均指向3的情況。
這種字面值的引用與類對(duì)象的引用不同。假定兩個(gè)類對(duì)象的引用同時(shí)指向一個(gè)對(duì)象，如果一個(gè)對(duì)象引用變量修改了這個(gè)對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，那么另一個(gè)對(duì)象引用變量也即刻反映出這個(gè)變化。相反，通過(guò)字面值的引用來(lái)修改其值，不會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)指向此字面值的引用的值也跟著改變的情況。如上例，我們定義完a與 b的值后，再令a=4；那么，b不會(huì)等于4，還是等于3。在編譯器內(nèi)部，遇到a=4；時(shí)，它就會(huì)重新搜索棧中是否有4的字面值，如果沒(méi)有，重新開(kāi)辟地址存放4的值；如果已經(jīng)有了，則直接將a指向這個(gè)地址。因此a值的改變不會(huì)影響到b的值。
另一種是包裝類數(shù)據(jù)，如Integer, String, Double等將相應(yīng)的基本數(shù)據(jù)類型包裝起來(lái)的類。這些類數(shù)據(jù)全部存在于堆中，Java用new()語(yǔ)句來(lái)顯示地告訴編譯器，在運(yùn)行時(shí)才根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)創(chuàng)建，因此比較靈活，但缺點(diǎn)是要占用更多的時(shí)間。
7.Java 堆的結(jié)構(gòu)是什么樣子的？
JVM的堆是運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，所有類的實(shí)例和數(shù)組都是在堆上分配內(nèi)存。它在JVM啟動(dòng)的時(shí)候被創(chuàng)建。對(duì)象所占的堆內(nèi)存是由自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)也就是垃圾收集器回收。
堆內(nèi)存是由存活和死亡的對(duì)象組成的。存活的對(duì)象是應(yīng)用可以訪問(wèn)的，不會(huì)被垃圾回收。死亡的對(duì)象是應(yīng)用不可訪問(wèn)尚且還沒(méi)有被垃圾收集器回收掉的對(duì)象。一直到垃圾收集器把這些對(duì)象回收掉之前，他們會(huì)一直占據(jù)堆內(nèi)存空間。
永久代是用于存放靜態(tài)文件，如Java類、方法等。持久代對(duì)垃圾回收沒(méi)有顯著影響，但是有些應(yīng)用可能動(dòng)態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate 等，在這種時(shí)候需要設(shè)置一個(gè)比較大的持久代空間來(lái)存放這些運(yùn)行過(guò)程中新增的類，永久代中一般包含：
類的方法(字節(jié)碼…)
類名(Sring對(duì)象)
.class文件讀到的常量信息
class對(duì)象相關(guān)的對(duì)象列表和類型列表 (e.g., 方法對(duì)象的array).
JVM創(chuàng)建的內(nèi)部對(duì)象
JIT編譯器優(yōu)化用的信息
虛擬機(jī)中的共劃分為三個(gè)代：
年輕代（Young Generation）、年老代（Old Generation）和持久代（Permanent Generation）。其中持久代主要存放的是Java類的類信息，與垃圾收集要收集的Java對(duì)象關(guān)系
不大。年輕代和年老代的劃分是對(duì)垃 圾收集影響比較大的。
年輕代:
所有新生成的對(duì)象首先都是放在年輕代的。年輕代的目標(biāo)就是盡可能快速的收集掉那些生
命周期短的對(duì)象。年輕代分三個(gè)區(qū)。一個(gè)Eden區(qū)，兩個(gè) Survivor區(qū)(一般而言)。大部分對(duì)象在Eden區(qū)中生成。當(dāng)Eden區(qū)滿時(shí)，還存活的對(duì)象將被復(fù)制到Survivor區(qū)（兩個(gè)中的一個(gè)），當(dāng)這個(gè) Survivor區(qū)滿時(shí)，此區(qū)的存活對(duì)象將被復(fù)制到另外一個(gè)Survivor區(qū)，當(dāng)這個(gè)Survivor去也滿了的時(shí)候，從第一個(gè)Survivor區(qū)復(fù)制過(guò)來(lái)的并且此時(shí)還存活的對(duì)象，將被復(fù)制“年老區(qū)(Tenured)”。需要注意，Survivor的兩個(gè)區(qū)是對(duì)稱的，沒(méi)先后關(guān)系，所以同一個(gè)區(qū)中可能同時(shí)存在從Eden復(fù)制過(guò)來(lái)對(duì)象，和從前一個(gè)Survivor復(fù)制過(guò)來(lái)的對(duì)象，而復(fù)制到年老區(qū)的只有從第一個(gè)Survivor去過(guò)來(lái)的對(duì)象。而且，Survivor區(qū)總有一個(gè)是空的。同時(shí)，根據(jù)程序需要，Survivor區(qū)是可以配置為多個(gè)的（多于兩個(gè)），這樣可以增加對(duì)象在年輕代中的存在時(shí)間，減少被放到年老代的可能。
年老代:
在年輕代中經(jīng)歷了N次垃圾回收后仍然存活的對(duì)象，就會(huì)被放到年老代中。因此，可以認(rèn)
為年老代中存放的都是一些生命周期較長(zhǎng)的對(duì)象。
持久代:
用于存放靜態(tài)文件，如今Java類、方法等。持久代對(duì)垃圾回收沒(méi)有顯著影響，但是有些應(yīng)
用可能動(dòng)態(tài)生成或者調(diào)用一些class，例如Hibernate 等，在這種時(shí)候需要設(shè)置一個(gè)比較大的持
久代空間來(lái)存放這些運(yùn)行過(guò)程中新增的類。持久代大小通過(guò)-XX:MaxPermSize=進(jìn)行設(shè)置。
注意：
JDK1.8中，永久代已經(jīng)從java堆中移除，String直接存放在堆中，類的元數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在meta space中，meta space占用外部?jī)?nèi)存，不占用堆內(nèi)存。
可以說(shuō)，在java8的新版本中，持久代已經(jīng)更名為了元空間（meta space）。
8. 簡(jiǎn)述各個(gè)版本內(nèi)存區(qū)域的變化？
上面都是自己整理好的！我就把資料貢獻(xiàn)出來(lái)給有需要的人（私信我哦）！順便求一波關(guān)注.
