JVM 简介、程序计数器、虚拟机栈-蒲公英云

JVM 简介、程序计数器、虚拟机栈

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
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
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
问题辨析

垃圾回收是否涉及栈内存？
答：栈的内存不需要进行回收。
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。
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

栈帧过多导致栈内存溢出
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
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
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
线程运行诊断

案例：一个应用占据的cpu过高，

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