JVM 面试题
本文整理 Java 后端开发高频面试题的 JVM 部分。每道题统一格式：题目 → 答案 → 对比表 / 代码示例 / 一句话记忆。
1. JVM 垃圾回收算法
原题「内部类垃圾回收算法」为笔误，应为「JVM 垃圾回收算法」。
JVM 垃圾回收（GC）主要包含两部分：如何判断对象存活（可达性分析）+ 如何回收（回收算法）。回收算法主要有 4 种：
（1）标记-清除（Mark-Sweep）
分为「标记」和「清除」两个阶段：先标记出所有需要回收的对象，再统一清除。
- 优点：实现简单，不需要移动对象。
- 缺点：会产生大量不连续的内存碎片，分配大对象时可能触发又一次 GC。
- 适用区域：老年代（CMS 收集器采用）。
（2）复制（Copying）
将内存分为两块，每次只用一块，GC 时把存活对象复制到另一块，然后清空当前块。
- 优点：无内存碎片，分配快。
- 缺点：可用内存减半，存活对象多时复制开销大。
- 适用区域：新生代（因为新生代对象朝生夕灭，存活少）。HotSpot 新生代采用 Eden + 2 个 Survivor（8:1:1），浪费仅 10%。
（3）标记-整理（Mark-Compact）
标记过程与标记-清除相同，但后续不是清除，而是让存活对象都向一端移动，然后清理边界以外的内存。
- 优点：无内存碎片，也不浪费空间。
- 缺点：移动对象需要更新引用，开销较大（STW 时间长）。
- 适用区域：老年代（Serial Old、G1 等采用）。
（4）分代收集（Generational Collection）
根据对象存活周期将堆分为新生代和老年代，不同代采用不同算法：
- 新生代：对象存活率低 → 复制算法。
- 老年代：对象存活率高、无额外空间担保 → 标记-清除或标记-整理。
四种算法对比：
| 算法 | 碎片 | 空间利用率 | 性能 | 适用区域 |
|---|---|---|---|---|
| 标记-清除 | 有 | 高 | 中 | 老年代 |
| 复制 | 无 | 低（减半） | 高（存活少时） | 新生代 |
| 标记-整理 | 无 | 高 | 低（移动多） | 老年代 |
| 分代收集 | - | 高 | 优 | 整堆 |
💡 一句话记忆：标记-清除快但有碎片、复制无碎片但费空间、标记-整理无碎片但移动慢、分代收集按代选算法。
2. 什么是双亲委派模型？
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。只有当父加载器反馈自己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。
四种类加载器：
| 类加载器 | 加载范围 | 实现 |
|---|---|---|
| 启动类加载器（Bootstrap） | JAVA_HOME/lib（rt.jar 等） | C++ 实现，JVM 内置 |
| 扩展类加载器（Extension） | JAVA_HOME/lib/ext | Java 实现（ExtClassLoader） |
| 应用类加载器（Application） | classpath（用户类） | Java 实现（AppClassLoader） |
| 自定义类加载器 | 自定义路径 | 继承 ClassLoader |
自定义加载器
↑ 委派
应用类加载器 (AppClassLoader)
↑ 委派
扩展类加载器 (ExtClassLoader)
↑ 委派
启动类加载器 (BootstrapClassLoader)双亲委派的好处：
- 安全性：防止核心类被篡改（例如用户自定义
java.lang.String会被启动类加载器加载真正的 String）。 - 唯一性：保证同一个类只被加载一次，避免类的重复加载。
打破双亲委派的场景：
- SPI 机制（如 JDBC）：核心类由启动类加载器加载，但实现类在 classpath 下，启动类加载器无法加载 → 使用线程上下文类加载器（TCCL）委派给应用类加载器。
- Tomcat：每个 Web 应用有自己的类加载器，优先加载自己目录下的类（未先委派父加载器），实现 Web 应用间类隔离。
- OSGi / 热部署：模块化加载，类加载器呈网状结构而非树状。
- JDK 9+ 模块化：平台类加载器替代扩展类加载器，模块化改变了委派机制。
💡 一句话记忆：子先问父能不能加载，父不行子再上；打破它的典型是 SPI（TCCL）和 Tomcat（应用隔离）。