JVM学习

一、什么是JVM

定义

Java Virtual Machine，JAVA程序的运行环境（JAVA二进制字节码的运行环境）

好处

• 一次编写，到处运行
• 自动内存管理，垃圾回收机制
• 数组下标越界检查

jdk、jre、jvm比较

内存结构

整体架构

1.程序计数器

作用

用于保存JVM中下一条所要执行的指令的地址

特点

• 线程私有
  • CPU会为每个线程分配时间片，当当前线程的时间片使用完以后，CPU就会去执行另一个线程中的代码
  • 程序计数器是每个线程所私有的，当另一个线程的时间片用完，又返回来执行当前线程的代码时，通过程序计数器可以知道应该执行哪一句指令
• 不会存在内存溢出

2.虚拟机栈

定义

• 每个线程运行需要的内存空间，称为虚拟机栈
• 每个栈由多个栈帧组成，对应着每次调用方法时所占用的内存
• 每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的方法

代码

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		method1();
	}

	private static void method1() {
		method2(1, 2);
	}

	private static int method2(int a, int b) {
		int c = a + b;
		return c;
	}
}

在控制台中可以看到，主类中的方法在进入虚拟机栈的时候，符合栈的特点

问题辨析

• 垃圾回收是否涉及栈内存？

  • 不需要。因为虚拟机栈中是由一个个栈帧组成的，在方法执行完毕后，对应的栈帧就会被弹出栈。所以无需通过垃圾回收机制去回收内存。

• 栈内存的分配越大越好吗？

  • 不是。因为物理内存是一定的，栈内存越大，可以支持更多的递归调用，但是可执行的线程数就会越少。

• 方法内的局部变量是否是线程安全的？

  • 如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，则是线程安全的

  • 如果如果局部变量引用了对象，并逃离了方法的作用范围，则需要考虑线程安全问题

  • package cn.itcast.jvm.t1.stack;
    
    /**
     * 局部变量的线程安全问题
     */
    public class Demo1_17 {
        public static void main(String[] args) {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append(4);
            sb.append(5);
            sb.append(6);
            new Thread(()->{
                m2(sb);
            }).start();
        }
    
        public static void m1() {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append(1);
            sb.append(2);
            sb.append(3);
            System.out.println(sb.toString());
        }
    
        public static void m2(StringBuilder sb) {
            sb.append(1);
            sb.append(2);
            sb.append(3);
            System.out.println(sb.toString());
        }
    
        public static StringBuilder m3() {
            StringBuilder sb = new StringBuilder();
            sb.append(1);
            sb.append(2);
            sb.append(3);
            return sb;
        }
    }
    

内存溢出

Java.lang.stackOverflowError 栈内存溢出

发生原因

• 虚拟机栈中，栈帧过多（无限递归）
• 每个栈帧所占用过大

线程运行诊断

CPU占用过高

• Linux环境下运行某些程序的时候，可能导致CPU的占用过高，这时需要定位占用CPU过高的线程
  • top命令，查看是哪个进程占用CPU过高
  • ps H -eo pid, tid（线程id）, %cpu | grep 刚才通过top查到的进程号 通过ps命令进一步查看是哪个线程占用CPU过高
  • jstack 进程id 通过查看进程中的线程的nid，刚才通过ps命令看到的tid来对比定位，注意jstack查找出的线程id是16进制的，需要转换

3、本地方法栈（线程私有）

java虚拟机调用本地方法时需要给本地方法提供一些内存空间，本地方法栈就是这些内存空间（本地方法指不是由java代码编写的方法，因为JAVA有时候没法直接和操作系统底层交互，所以需要用到用C或C++编写的本地方法）

一些带有native关键字的方法就是需要JAVA去调用本地的C或者C++方法

4、堆

定义

通过new关键字创建的对象都会被放在堆内存

特点

• 所有线程共享，堆内存中的对象都需要考虑线程安全问题
• 有垃圾回收机制

堆内存溢出

java.lang.OutofMemoryError ：java heap space. 堆内存溢出

堆内存诊断

jps

jmap

jconsole

jvirsalvm