JVM 简介、程序计数器、虚拟机栈

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-12-15 11:22 227阅读 0赞

JVM是什么？

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)

Java的优点（JVM）

*  一次编写,到处运行
 *  自动内存管理,垃圾回收功能
 *  数组下标越界越界检查
 *  多态

#### JVM JDK JRE 的关系 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
Program Counter Register程序计数器(寄存器）  
  
在java代码进行编译执行的时候，先将java代码转换成二进制的编码，这个地方的二进制编码就是jvm指令，jvm的指令会给到解释器，而在这里程序计数器就会记住吓一跳jvm指令的地址。这就是程序计数器。

程序计数器的特点

*  是线程私有的
 *  不会存在内存溢出

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
Java Virtual Machine Stack 虚拟机栈

定义 ：每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

使用代码进行测试，代码如下：一段简单的java代码，在设置断点，进行debug，每执行一条语句，这个方法会占用内存，也就是会被放进这个栈当中，当方法执行完成之后再进行出栈操作。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
问题辨析

1.  垃圾回收是否涉及栈内存？  
    答：栈的内存不需要进行回收。
2.  栈内存分配越大越好吗？  
    答：不是，内存分配的越大，线程的数目会变少，采取默认大小即可。
3.  方法内的局部变量是否线程安全？  
    答：如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，它是线程安全的。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。

在第三个问题当中，使用以下代码进行测试：其中只有第一个方法时线程安全的。方法二由于有值进行传递进来，不能确保线程是安全的。第三个方法由于有返回值所以线程也是不安全的。

public class thread_security { 
    	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;
    	}
    }

栈内存溢出

容易导致栈内存溢出出现的情况

1.  栈帧过多导致栈内存溢出
2.  栈帧过大导致栈内存溢出

通过以下代码演示栈内存溢出这种情况，代码当中在一致调用method1这个方法，每次调用后栈帧会加一，但是没有设置出栈，最后肯定会导致栈内存溢出，出现报错，在这里设置一个静态变量count进行记录，调用多少次之后才会溢出。

public class stack_overflow { 
    	private static int count;
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		try { 
    			method1();
    		} catch (Throwable e) { 
    			e.printStackTrace();
    			System.out.println(count);
    		}
    	}
    	private static void method1() { 
    		count++;
    		method1();
    	}
    }

运行代码出现报错：`java.lang.StackOverflowError` 栈内存溢出。大概在2w多次将会溢出

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
在这里我们可以设置栈的大小，查看调用次数和大小是否有关，在eclipse当中，右键单击代码编辑区，选择Run As 下的run configurations，如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
再次运行代码，可以发现，运行次数很显然变少了，可以得出，栈的内存大小和溢出有关

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
 线程运行诊断

案例：一个应用占据的cpu过高，

1.  在linux系統下，使用top命令进行定位，定位到哪个进程对cpu占用过高。使用 `ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id` （用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高）。使用 `jstack 进程id` 可以根据线程id 找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/5629a9fd0f3a4c37ad85f2a35a80f79b.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/c585a22ceeec4f15ae90ee8b032ad529.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20221123/d67135940205476a88ad730cf02d0076.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20221123/17e7c92649904ad794a05cc85abf4a17.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20221123/9dea70c37ed24ecb87e2c0af74b68d5a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ0OTczMTU5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/c4e9b5887a354649878b93a0fecbf3de.png