JVM学习笔记之崛起

• JVM组成
• JVM内存结构
• 本地方法栈
• 堆
• • 堆内存溢出
  • 堆内存诊断
• 方法区
• • 方法区内存溢出

1. 程序计数器
Program Counter Register 程序计数器（寄存器）
作用:
是记住下一条jvm指令的执行地址

0: getstatic #20 // PrintStream out = System.out; 
3: astore_1 // -- 
4: aload_1 // out.println(1); 
5: iconst_1 // -- 
6: invokevirtual #26 // -- 
9: aload_1 // out.println(2); 
10: iconst_2 // -- 
11: invokevirtual #26 // -- 
14: aload_1 // out.println(3); 
15: iconst_3 // -- 
16: invokevirtual #26 // -- 
19: aload_1 // out.println(4); 
20: iconst_4 // -- 
21: invokevirtual #26 // -- 
24: aload_1 // out.println(5); 
25: iconst_5 // -- 
26: invokevirtual #26 // -- 
29: return

特点：
是线程私有的
不会存在内存溢出

2. 虚拟机栈
Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）
每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
每个栈由多个栈帧（frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

注意点：
1.垃圾回收不涉及栈内存，栈内存就是一次次方法的调用所产生的内存，栈帧内存在每次方法调用结束后都会被弹出栈，也就会自动被回收，所以不需要垃圾回收。
2.栈内存不是越大越好，因为栈越大线程数就会越少
设置线程堆栈大小（以字节为单位）
不同系统默认大小不同
Linux/x64（64 位）：1024 KB
macOS（64 位）：1024 KB
Oracle Solaris/x64（64 位）：1024 KB
Windows：默认值取决于虚拟内存
以下示例以不同的单位将线程堆栈大小设置为 1024 KB：

-Xss1m
-Xss1024k
-Xss1048576

栈内存溢出场景
栈帧过多会导致栈内存溢出，如果递归方法没有设置一个正确的推出条件，则会导致栈帧过多。
栈帧过大也会导致栈内存溢出，但是一般一个方法不太容易把栈占满。
占内存溢出错误
案例：

public class Demo_3 {
    public static void main(String[] args) {
        method();
    }
    public static void method(){
        method();
    }
}

报错：
Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError
at Demo_3.method(Demo_3.java:8)
at Demo_3.method(Demo_3.java:8)
at Demo_3.method(Demo_3.java:8)
at Demo_3.method(Demo_3.java:8)

线程运行诊断
用top定位哪个进程对cpu的占用过高

通过如下命令查看cup占用线程
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）
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

列出进程所有运行的线程

找出cpu占用最高的线程，将线程号转换成16进制，就能在堆栈中找到对应的堆栈信息，定位到出问题的代码位置


程序运行很长时间没有结果定位
线程死锁会导致该问题，可以通过以上方式定位

本地方法栈（Native Method Stacks）与 Java 虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的 Native 方法服务。虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。
Navtive 方法是 Java 通过 JNI 直接调用本地 C/C++ 库，可以认为是 Native 方法相当于 C/C++ 暴露给 Java 的一个接口，Java 通过调用这个接口从而调用到 C/C++ 方法。当线程调用 Java 方法时，虚拟机会创建一个栈帧并压入 Java 虚拟机栈。然而当它调用的是 native 方法时，虚拟机会保持 Java 虚拟机栈不变，也不会向 Java 虚拟机栈中压入新的栈帧，虚拟机只是简单地动态连接并直接调用指定的 native 方法。
本地方法栈是一个后入先出（Last In First Out）栈。
由于是线程私有的，生命周期随着线程，线程启动而产生，线程结束而消亡。
本地方法栈会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

Heap 堆
通过 new 关键字，创建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的问题。
有垃圾回收机制。

内存溢出案例代码

1. jps 工具
   查看当前系统中有哪些 java 进程
2. jmap 工具
   查看堆内存占用情况 jmap - heap 进程id
3. jconsole 工具
   图形界面的，多功能的监测工具，可以连续监测

虚拟机结构

1.8 以前会导致永久代内存溢出

• 演示永久代内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space * -XX:MaxPermSize=8m

1.8 之后会导致元空间内存溢出

• 演示元空间内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: metaspace * -XX:MaxmetaspaceSize=8m