JVM篇：JVM内存结构

目录

程序计数器

虚拟机栈

栈问题

垃圾回收是否涉及栈内存

栈内存分配越大越好吗

方法的局部变量是否线程安全

本地方法栈

堆

堆问题

堆内存溢出

堆内存诊断

方法区

常量池

运行时常量池

---

程序计数器

程序计数器英文名叫：Program Counter Register

作用：用来记录下一条jvm指令的地址行号。

先来查看一段jvm指令，这些指令对应的java代码就是输出1-5

操作系统运行该Java程序时具体流程如下

语言解释：源文件通过编译转化为二进制字节码文件后，解释器会获取第一行jvm指令后解释为机器码供CPU执行，与此同时程序计数器记录下一条jvm指令的行号，随后解释器从程序计数器中获取应该解释哪条jvm指令供CPU执行，由于程序计数器需要频繁的更新jvm行号，为了保证响应速度，jvm在设计时采用寄存器实现程序计数器。

特点：

• 线程私有（即当CPU在执行线程1过程中去执行线程2，程序计数器会保留线程1的下一条指令的地址行号，等到线程1恢复执行时接着下一条指令接着执行。每个线程都有自己的程序计数器）
• 是JVM唯一一个不会存在内存溢出问题区域。

虚拟机栈

每个线程所需要的内存空间我们使用虚拟机栈来表示（早期也叫Java栈），每个栈由栈帧组成，栈帧对应的是方法调用时所需的内存，每个线程只存在一个活动栈帧，即正在执行的方法

接下来，我们结合代码理解虚拟机栈

在上述代码中，当我们执行到method2方法时，栈帧一共存在3个分别是main方法的栈帧，method1的栈帧与method2的栈帧，并且method2的栈帧在栈的顶部

栈问题

垃圾回收是否涉及栈内存

垃圾回收器针对的是堆内存中无用的对象，而栈内存对应的是调用方法所需要的内存，而方法执行结束后会自动释放内存，因此垃圾回收并不需要管理栈内存。

栈内存分配越大越好吗

并不是。电脑的内存大小是固定的，栈内存分配越多可能会导致线程数量减少。比如一个内存为500M的电脑，栈内存分配为1M，则理论说该电脑可以存在500个线程，如果栈内存分配为2M，则理论线程就为250个。

方法的局部变量是否线程安全

对于变量是否是线程安全，主要是看该变量是共享的还是私有的。

本地方法栈

与栈内存相似，不过提供的不是线程所需内存而是给本地方法提供内存（本地方法指的是通过java调用其他语言编写的方法）

堆

通过new创建出来的对象都存储在堆内存中

特点：堆内存中的变量是线程共享的。具有垃圾回收机制

堆问题

堆内存溢出

虽然堆存在垃圾回收机制，但是垃圾回收机制只能回收不再使用的对象，如果对象正在被使用是不会被回收的，由于堆内存默认大小为4G，当我们的程序在短时间内的执行可能不会暴露堆内存溢出的情况，这时我们可以设置堆内存小一些进行测试（命令为-Xmx[指定大小]）。

堆内存诊断

• jps 工具
  查看当前系统中有哪些 java 进程
• jmap 工具
  查看堆内存占用情况 jmap - heap 进程id
• 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

线程共享区域，用来存储类的结构

方法区可能会存在内存溢出的情况，在实际场景中，spring与mybatis经常会动态的加载一些类，因此当程序运行期间创建了足够多的类可能会导致方法区内存溢出（JDK1.8之前叫做永久代内存溢出，JDK1.8之后叫做源空间内存溢出）

常量池

首先查看一个示例代码，是一个最基本的入门案例

public class Demo1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("hello world");
    }
}

下面我们通过对该类的编译后的class文件进行反编译得到二进制字节码文件

javap -v Demo1.class

在二进制字节码文件中，存储了类的基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令

类的基本信息如下

常量池信息如下（只粘贴了一部分）

类方法定义信息如下

而虚拟机指令存储在类的方法定义中

在上面截图中，需要具体获取哪些静态变量加载哪些参数都需要从常量池中获取，而在常量池中的哪些位置需要从后面的#号中获取，就以该例子为例。首先是需要获取#2中的数据，那么我们去常量池中找该行的信息

运行时常量池

常量池是*.class文件中的，当该类被加载时，它的常量池信息就会被放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址（简而言之就是在运行时会将常量池中的#1，#2转化为内存中的真实地址，而不是#1#2）