jvm程序计数器和虚拟机栈

taia
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一、引言

1.什么是JVM

（1）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）

（2）好处

  • 一次编写，到处运行
  • 自动内存管理，垃圾回收机制
  • 数组下标越界检查
  • 多态

（3）比较

JVM JRE JDK的区别

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2.学习JVM有什么用

  • 面试
  • 理解底层的实现原理
  • 中高级程序员的必备技能

3.常见的JVM

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4.学习路线

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二、内存结构

1.程序计数器

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（1）定义

Program Counter Register 程序计数器（寄存器）

（2）作用：是记住下一条jvm指令的执行地址

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（3）特点：

  • 是线程私有的

    • CPU会为每个线程分配时间片，当当前线程的时间片使用完以后，CPU就会去执行另一个线程中的代 码
    • 程序计数器是每个线程所私有的，当另一个线程的时间片用完，又返回来执行当前线程的代码时，通 过程序计数器可以知道应该执行哪一句指令

  • 不会存在内存溢出

2.虚拟机栈

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（1）定义

  • 每个线程运行需要的内存空间，称为虚拟机栈
  • 每个栈由多个栈帧组成，对应着每次调用方法时所占用的内存
  • 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

（2）示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        method1();
    }
    private static void method1() {
        method2(1, 2);
    }
    private static int method2(int a, int b) {
        int c = a + b;
        return c;
    }
}

在控制台中可以看到，主类中的方法在进入虚拟机栈的时候，符合栈的特点

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（3）问题辨析

  1. 垃圾回收是否涉及栈内存？

    • 不需要。因为虚拟机栈中是由一个个栈帧组成的，在方法执行完毕后，对应的栈帧就会被弹出栈。所 以无需通过垃圾回收机制去回收内存。

  2. 栈内存的分配越大越好吗？

    • 不是。因为物理内存是一定的，栈内存越大，可以支持更多的递归调用，但是可执行的线程数就会越 少。

  3. 方法内的局部变量是否是线程安全的？

    • 如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，则是线程安全的
    • 如果局部变量引用了对象，并逃离了方法的作用范围，则需要考虑线程安全问题

（4）栈内存溢出

Java.lang.stackOverflowError 栈内存溢出

发生原因：

  • 栈帧过多导致栈内存溢出 （无限递归）
  • 栈帧过大导致栈内存溢出

（5）线程运行诊断

案例1： Linux环境下运行某些程序的时候，可能导致CPU的占用过高，这时需要定位占用CPU过高的线程

  • top命令，查看是哪个进程占用CPU过高
  • ps H -eo pid, tid（线程id）, %cpu | grep 刚才通过top查到的进程号 通过ps命令进一步查看是 哪个线程占用CPU过高
  • jstack 进程id 通过查看进程中的线程的nid，刚才通过ps命令看到的tid来对比定位，注意jstack查找 出的线程id是16进制的，需要转换

案例2：程序运行很长时间没有结果

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