CSDN

JVM(程序计数器，栈，堆）

2024-10-15 22:22 由 年年平安喜乐 发表于 #后端开发

JVM的内存结构

  • 程序计数器
  • 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • 堆
  • 方法区

程序计数器

二进制字节码-->解释器-->机器码-->CPU

作用

记录下一条JVM指令的执行地址

特点

  • 线程私有的（每个线程有自己的程序计数器）：java支持多线程运行，CPU给每个线程分配一个时间片，如果在时间片内没运行完，去执行另一个线程在执行该程序。线程切换的过程中，将记录线程一应该执行的下一条代码
  • 不会存在内存溢出

栈

虚拟机参数

-Xss+内存大小

特点

先进后出（例如：手枪弹夹，羽毛球桶）

定义

  • 虚拟机栈：每个线程运行需要的内存空间
  • 栈帧： 每个方法运行时需要的内存
  • 每个线程由多个栈帧做成，对应着方法调用时占用的内存（方法内调用别的方法）

  • 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

    执行完对应的方法后，栈帧出栈，将对应的内存释放掉

问题辨析

  • 垃圾回收是否涉及栈内存？
    不需要，方法（栈帧）在执行后会被自动弹出栈

  • 栈内存分配越大越好吗？
    不是，栈内存越大，线程越少（机械内存固定10M，一个栈2M则可以运行5个线程；一个栈1M，则可运行10个线程）

  • 方法内的局部变量是否安全？（多个线程对这个变量是共享的还是这个变量对每个线程是私有的）

不会，每个线程各有一个栈，各自的栈里各有一个栈帧存储x，互不干扰。

如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，他是线程安全的
如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全

内存溢出

  • 栈帧过多导致栈内存溢出（递归死循环）
  • 栈帧过大（不太容易出现）

线程诊断

  • 案例一：CPU占用过多(需要Linux操作系统)
  1. 用top定位哪个进程对cpu的占用过高
  2. ps H -eo pid,tid,%cpu|grep进程id（用ps命令进一步定位哪个线程引起cpu占用过多）
  3. jstack进程（可以根据线程id找到有问题的线程，进一步定位问题代码的源码行号）
  • 案例二： 程序运行很长时间没有结果(需要Linux操作系统)

本地方法栈

在调用本地方法是提供的内存空间（本地方法：不是由java代码编写的方法，Java代码的限制，底层的代码需要c/c++实现的本地方法。如：object类的clone（）方法）

堆

虚拟机参数

-Xmx+内存大小

Heap堆

通过new关键字，常见对象都会使用堆内存

特点

  • 它是线程共享的，堆中对象都需要考虑线程安全性问题
  • 有垃圾回收机制

堆内存溢出

String a = "hello";
List<String> list = new ArrayList<>();
while(true){
  list.add(a);
  a = a + a;
}

list:hello / hellohello / hellohellohello...

堆内存诊断

  • jps工具：查看当前系统中有哪些java进程
  • jmap工具：查看堆内存占用情况
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("1....");
        Thread.sleep(30000);
        byte[] array = new byte[1024 * 1024 * 10];
        System.out.println("2....");
        Thread.sleep(30000);
        array = null;
        System.gc();
        System.out.println("3....");
        Thread.sleep(1000000L);
    }
}

运行以上代码打开控制台选择Terminl(命令行界面)
在“1...”打印出后输入jps
在“2...”打印出后输入jhsdb（看jdk，有的不需要） jmap -heap 45984(你运行的程序前面的代号)
在“3...”打印出后输入jhsdb（看jdk，有的不需要） jmap -heap 45984(你运行的程序前面的代号)
观察比较堆内存的使用情况

  • jconsole工具：图形界面的多功能监测工具，可以连续监测

运行以上代码打开控制台选择Terminl(命令行界面)输入jconsole,回车会跳出Java监控和管理控制台，选择你运行的程序连接-->不安全的；连接观察内存占用情况

案例