JVM内存结构

JVM内存结构

• 程序计数器
• 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 堆
• 方法区

一、程序计数器

1.1定义

• Program Counter Register 程序计数器（寄存器）

1.2作用

• 在java程序执行前会将java文件编译为二进制字节码（jvm指令）
• 计数器的作用就是记住下一条jvm指令的执行地址（储存在寄存器中）

1.3特点

• 线程私有
• 不会存在内存溢出

二、虚拟机栈（JVM Stacks）

2.1虚拟机栈

• 每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
• 栈的特点：先进后出，后进先出
• 每个栈是由多个栈帧（Frame）组成，对应每次方法调用时占用的内存
• 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
• 使用虚拟机参数-Xss【大小】控制虚拟机栈的空间大小

2.2栈帧

• 每个方法运行时需要的内存
• 栈帧中包含的内容
  • 参数
  • 局部变量
  • 返回地址

2.3注意

• 垃圾回收不涉及栈内存
• 在方法中的局部变量没有脱离方法的作用范围，则它是线程安全的
• 若局部变量引用了对象，并脱离了方法的作用范围，则需要考虑线程安全

2.4栈内存溢出

• 栈帧过多导致栈内存溢出
• 栈帧过大导致栈内存溢出

2.5线程运行诊断

2.5.1cpu占用过多

• 使用top命令定位进程号
• 使用ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id定位线程id
• 使用jstack 进程id
  • 将10进制线程id转换为16进制后定位问题代码行数

2.5.2长时间运行得不到结果（线程死锁）

• 使用top命令定位进程号
• 使用jstack 进程id定位错误代码行数

三、本地方法栈（Native Method Stacks）

• 本地方法栈的功能和特点类似于虚拟机栈，均具有线程隔离的特点以及都能抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

• 不同的是，本地方法栈服务的对象是JVM执行的native方法，而虚拟机栈服务的是JVM执行的java方法。对于native方法虚拟机规范并未给出强制规定，因此不同的虚拟机实可以进行自由实现，我们常用的HotSpot虚拟机选择合并了虚拟机栈和本地方法栈。

四、堆（Heap）

4.1定义

• 使用new关键字创建的对象都会使用堆内存

4.2特点

• 它是线程共享的，堆中的对象都要考虑线程安全问题
• 有垃圾回收机制

4.3堆内存溢出

• 代码

int i = 0;
try {
	List<String> strs = new ArrayList<>();
	String a = "hahahaha";
	while (true){
		strs.add(a);
		a = a + a;
		i ++;
	}
}catch (Throwable e){
	e.printStackTrace();
	System.out.println(i);
}

• 错误：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

• 使用-Xmx【大小】控制堆空间大小

4.4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：jmap -heap 进程id

• jconsole工具

  • 图形界面的，多功能监测工具，可以连续监测

• jvisualvm工具

  • 在jdk9之后需要自行下载
  • 下载网址

5.方法区（Method Area）

5.1组成

5.1.11.6版本

5.1.21.8版本

5.2方法区内存溢出

• 添加jvm参数：-XX:MaxMetaspaceSize=10m

• 源码

  • int j = 0;
    try{
    	Test5 test5 = new Test5();
    	for(int i = 0; i < 10000; i ++, j++){
    		//ClassWriter 作用是生成类的二进制字节码
    		ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
    		//版本号，访问修饰符，类名，包名，父类，接口
            cw.visit(Opcodes.V1_8,
                     Opcodes.ACC_PUBLIC,
                     "Class"+i,
                     null,
                     "java/lang/Object", 
                     null);
    		byte[] code = cw.toByteArray();
    		test5.defineClass("Class"+i, code, 0, code.length);
    	}
    }finally {
    	System.out.println(j);
    }
    

  • 需要配置asm的jar包

• 错误：java.lang.OutOfMemoryError: Compressed class space

5.3运行时常量池

• 常量池，就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息
• 运行时常量池，常量池时*.class文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实的地址

来源：CSDN

作者：陌尘吖

链接：https://blog.csdn.net/qq_25884515/article/details/104175418