JVM学习一

什么是JVM？

java virtual machine：java虚拟机

特点：

• 一次编写，到处运行（跨平台）
• 自动内存管理，垃圾回收功能（gc）

运行图：

• 源代码编译为字节码文件
• 类加载器加载到JJVM内存中
• 类放在方法区，类的实例对象放在堆
• 实例对象调用方法时会用到虚拟机栈、程序计数器、本地方法栈
• 方法执行时，每行代码由执行引擎中的解释器逐行执行
• 方法中被频繁调用的代码会由即时编译器优化执行
• 垃圾回收会对堆中不再使用的对象回收
• 和操作系统交互时使用本地方法接口来调用操作系统提供的方法

JVM内存结构

程序计数器

program counter register 程序计数器（寄存器）

Java代码

public static void main(String[] args) {
    String str = "hello world!";
    System.out.println(str);
}

反编译Java字节码文件

 0: ldc           #2                  // String hello world!
 2: astore_1
 3: getstatic     #3                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
 6: aload_1
 7: invokevirtual #4                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
10: return

左边为二进制字节码，中间为jvm指令

解释器读取指令解释为机器码，机器码再给CPU执行

程序计数器作用：

• 记住下一条jvm指令的执行地址

程序计数器特点：

• 线程私有
• 不会存在内存溢出

虚拟机栈

Java virtual machine stacks

• 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方法

按方法的调用关系入栈出栈

在IDEA中查看虚拟机栈（debug模式下）

public static void main(String[] args) {
    function1();
}
private static void function1() {
    function2();
}
private static void function2() {
    function3();
}
private static void function3() {
    System.out.println("function3");
}

配置文件中*-Xss**来设置栈内存*

方法中的局部变量线程安全

栈内存溢出：

• 栈帧过多（递归没有出口）
• 栈帧多大（局部变量太多？）

线程运行诊断

1. cpu占用过高
   1. top命令定位cpu高占用进程id
   2. ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id 命令定位cpu占用高的线程id
   3. jstack 进程id 列出所有的线程信息，把线程id转换为16进制来定位具体的线程
   4. 分析有问题的线程代码来解决问题

本地方法栈

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。

native方法是Java通过JNI直接调用本地C/C++库。

线程私有。

堆

通过new关键字创建的对象都会使用堆内存

• 线程共享，堆中的对象需要考虑线程安全的问题
• 有垃圾回收机制

堆内存溢出

outofmemoryerror: java heap space

-Xmx设置堆空间

堆内存诊断

• jps：刹那可能当前系统中有哪些java进程
• jmap：查看堆内存占用情况
• jconsole：图形界面，多功能监测工具，可以连续监测
• jvisualvm

方法区

在虚拟机启动时被创建，逻辑上是堆的一部分

方法区内存溢出

1. 1.8以前永久代内存溢出：outofmemoryerror: premgen space
2. 1.8以后元空间内存溢出：outofmemoryerror: metaspace

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，常量池是.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地址

javap -v .class文件 命令反编译查看类的字节码文件

类的字节码文件包含类基本信息、常量池、类方法定义（包含了虚拟机指令）的信息。

StringTable

• 常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
• 利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
• 字符串变量拼接的原理是StringBuilder
• 字符串常量拼接的原理是编译期优化
• 可以使用intern方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池，会把串池中的对象返回

垃圾回收