爱上JVM（一）：JVM内存结构学习笔记分享

程序计数器

程序计数器作用

程序计数器特点

会通过计数器来记录线程已经执行的位置。
加入线程1执行到10的时候，cpu时间片被线程2抢走了，那么当程序计数器就会记录线程1现在执行到了10，当线程2执行完了，就切换回道线程1的10位置继续执行。

• 是线程私有的
• 不会存在内存溢出

栈

定义

问题

1. 垃圾回收是否涉及栈内存？

不涉及，因为方法执行完之后，对应的栈帧就会自己弹出回收，并没有进行垃圾回收机制。垃圾回收一般是对堆内存的处理

2. 栈分配内存越大越好嘛？

并不是，因为内存是固定的，帧分配内存的增多，也代表着线程占有的内存就减少，线程数量减少，也会减少一定的性能。

3. 方法内的局部变量是否线程安全？

需要看变量是否是线程共享的。还要看是否逃离方法作用范围。

栈内存溢出

• 方法递归调用可能会造成栈内存溢出，比如无限递归。

线程诊断

CPU占占用过多

但只能查看编号。
定位到具体的线程

通过jstack,展示具体的线程。
通过线程id找到有问题的线程，然后进入到问题代码的源码行数。

注意： 需要将上面操作查到的编号转化为16进制，进而查找到有问题的线程。
jstack 【进程id】：

死锁

通过jstack 进程号

排查死锁问题。

本地方法栈

native方法，由C语言实现。

堆

定义

自定义内存大小：

//限制
 限制：-Xms  规定的空间大小

堆内存诊断

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

方法区

定义

方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息(比如class文件)、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。（什么是类信息：类版本号、方法、接口。）

方法区内存溢出

-XX:MaxMetaspaceSize=1m

public class MethodOverFlow extends ClassLoader {//可以用来加载类的二进制字节码

        public static void main(String[] args) {
            int j = 0;
            try {
                MethodOverFlow test = new MethodOverFlow();
                for (int i = 0; i < 10000; i++,j++) {
                    //ClassWriter 作用是生产类的二进制字节码
                    ClassWriter cw = new ClassWriter(0);
                    //版本号，public，类名
                    cw.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Class" + i, null, "java/lang/Object", null);
                    //返回 byte[]
                    byte[] code = cw.toByteArray();
                    //执行类的加载
                    test.defineClass("Class" + i, code, 0, code.length);
                }
            } finally {
                System.out.println(j);
            }
        }
    }

场景：
Spring
Mabatis

常量池

学会阅读反编译的字字节码与在常量池的对应关系。

StringTable

理解

常量池中的字符串仅是符号，只有在被用到时才会转化为对象
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器优化
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中
1.8 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象返回
1.6 将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池，会把串池中的对象返回

先到串池找，找到了就不创建了。




面试问类似的话就比较实在堆区还是在串池中。
可以通过以下检验自己：

StringTable 位置

• 为什么需要metaspace？

因为永久代的回收效率不高，如果产生太多的字符串常量，可能就会出现内存不足的情况。
而在1.8,StringTable在堆中，可以通过minorgc来提高回收效率，降低内存不足的概率。

案例证明；

垃圾回收机制

• 如果需要加入很多相同的字符串，使用intern能够很大程度减少内存占用空间。

直接内存

不数据Java虚拟机的内存管理，而是属于系统内存。

• 属于操作系统，常见于NIO操作时，用于数据缓冲区
• 分配回收成本较高，但读写性能高
• 不受JVM内存回收管理

案例演示

很明显directBuffer用时更短，效率更高。
那么为什么呢？后面会讲

io和directbuffer

• 文件读写流程

• 使用DirectBuffer

Java代码可以直接访问。

直接内存释放

• 直接内存的回收机制总结

使用了Unsafe类来完成直接内存的分配回收，回收需要主动调用freeMemory方法。
ByteBuffer的实现内部使用了Cleaner（虚引用）来检测ByteBuffer。一旦ByteBuffer被垃圾回收，那么会由ReferenceHandler来调用Cleaner的clean方法调用freeMemory来释放内存。