内存结构笔记 1

内存结构笔记 1

0、 程序计数器

• Program Counter Register 程序计数器（寄存器）
• 作用：记住下一条jvm指令的执行地址
• 是线程私有的
• CPU会为每个线程分配时间片，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

一、栈内存溢出

• 栈内存溢出：java.lang.StackOverflowError

  • 栈帧过多导致栈内存溢出：如没有终止条件的方法递归调用等

  • 栈帧过大导致栈内存溢出
    

二、线程运行诊断

CPU占用高

• 用top定位哪个进程对cpu的占用过高
• 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（可以得到十进制的线程id）

• jstack 进程id
  可以根据线程id（此时的线程id为十六进制，在匹配时需要将上一步得到的十进制的换算为十六进制） 找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号

三、本地方法栈

在java虚拟机调用一些本地方法时需要给本地方法提供的内存空间

• 本地方法：由于java有限制，不可以直接与操作系统底层交互，所以需要一些用c/c++编写的本地方法与操作系统底层的API交互，java可以间接的通过本地方法来调用底层功能
• 举例：Object的clone()、hashCode()、notify()、notifyAll()、wait()等

四、 堆内存溢出

堆内存溢出：java.lang.OutofMemoryError ：java heap space.

• 可以通过参数-Xmx来控制程序堆的大小

五、堆内存诊断

jps工具：查看当前系统中有哪些java进程

jmap工具：查看某一时刻堆内存占用情况

jconsole工具：图形界面的，多功能的监测工具，可以连续监测

jvisualvm工具

查看占用内存最大的对象：ArrayList

ArrayList中的元素Student对象中包含的big属性占用1M内存，共有200个元素，占用200M内存

6、方法区定义

• 所有java虚拟机线程的共享区域
• 存储类的结构的相关信息，如运行时常量池、成员变量、方法数据、成员方法和构造器的代码等
• 方法区在虚拟机启动时创建，其逻辑上是堆的一个组成部分，但在实现时不同的JVM厂商可能会有不同的实现

• 常量池：常量池，就是一张表，存储在*.class字节码文件中。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

7、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

package cn.itcast.jvm.t1.stringtable;

// StringTable [ "a", "b" ,"ab" ]  hashtable 结构，不能扩容
public class Demo1_22 {
    // 常量池中的信息，都会被加载到运行时常量池中， 这时 a b ab 都是常量池中的符号，还没有变为 java 字符串对象
    // ldc #2 会把 a 符号变为 "a" 字符串对象
    // ldc #3 会把 b 符号变为 "b" 字符串对象
    // ldc #4 会把 ab 符号变为 "ab" 字符串对象

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "a"; // 懒惰的, 运行到此行才会创建字符串对象放入串池
        String s2 = "b";
        String s3 = "ab";
        String s4 = s1 + s2; // new StringBuilder().append("a").append("b").toString()  new String("ab")
        String s5 = "a" + "b";  // javac 在编译期间的优化，结果已经在编译期确定为ab

        System.out.println(s3 == s4);//false
        System.out.println(s3 == s5);//true
    }
}

• 对于字符串变量拼接String s4 = s1 + s2;：原理是 StringBuilder （1.8）

  • 其过程为：new StringBuilder().append("a").append("b").toString() ，即`new String(“ab”)，其应当存储在堆中，而不是常量池

• 对于字符常量拼接String s5 = "a" + "b"; ：原理是编译期优化

  • javac 在编译期间的优化，结果已经在编译期确定为"ab"，因此会直接找到常量池中的值

  面试题

package cn.itcast.jvm.t1.stringtable;

public class Demo1_21 {

    public static void main(String[] args) {
        String s1 = "a";
        String s2 = "b";
        String s3 = "a" + "b"; // ab
        String s4 = s1 + s2;   // new String("ab")
        String s5 = "ab";
        String s6 = s4.intern();

// 问
        System.out.println(s3 == s4); // false
        System.out.println(s3 == s5); // true
        System.out.println(s3 == s6); // true

        String x2 = new String("c") + new String("d"); // new String("cd")
        String x1 = "cd";
        x2.intern();

// 问，如果调换了【最后两行代码】的位置呢，如果是jdk1.6呢//调换位置后:true//jdk1.6:false
        System.out.println(x1 == x2);//false
    }
}

• jdk1.6时，StringTable是常量池的一部分，随常量池存储在永久代中；jdk1.7/jdk1.8时StringTable从永久代转移到了堆中。
• 永久代内存回收效率很低，只有Full GC时才会触发永久代的垃圾回收，而Full GC只有在整个老年代的空间不足时才会触发，时机较晚。而StringTable使用频繁，其中存储着大量字符串常量，若其回收效率不高就会占用大量内存，导致永久代内存不足。因此jdk1.7 / jdk1.8开始将StringTable从永久代转移到了堆中，只需要Minor GC就会对用不到的字符串进行堆垃圾回收，减轻了字符串对内存的占用。

StringTable调优
调整 -XX:StringTableSize=桶个数
StringTable是由HashTable实现的，所以可以适当增加HashTable桶的个数，来减少字符串放入串池所需要的时间
考虑将字符串对象是否入池
若字符串对象很多且大量重复，可以考虑使用intern方法将字符串入池，减少重复对象