41 jvm内存结构分析

jvm内存区域分配
java 堆是各线程共享的内存区域，在jvm启动时创建，这块区域是jvm中最大的
用于存储应用的对象和数组，也是gc的主要回收区，一个jvm实例只存在一个队内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类，方法，常变量放到对内存中，以方便执行器执行。堆内存分为三部分，新生代，老年代，永久代。
Jdk1.6及之前：常量池分配在永久代 。
Jdk1.7：有，但已经逐步“去永久代” 。
Jdk1.8及之后：无永久代，改用元空间代替(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,这种错误将不会出现在JDK1.8中)。

jvm内存结构： 堆，栈，方法区，jvm内存结构
java内存模型： java内存结构 JMM
栈： 线程栈
java栈是线程私有的是在线程创建的时候创建，他的生命周期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只有线程一结束就over，生命周期和线程一致。基本类型的变量和对象的引用变量都是在函数的栈内存中分配 。
每个方法执行的时候都会有一个栈帧栈帧里主要存储3类数据：
局部变量表： 输入参数和输出参数以及方法内的变量
栈操作： 记录出栈和入栈的操作
栈帧数据： 包括类文件，方法等。

java内存结构;
堆： 存放new ，数组，堆线程共享
线程安全问题： JMM主内存

虚拟机栈（线程栈）：栈不共享。每个线程都有自己独立的栈空间，相互之间不影响。JMM本地空间/工作内存/主内存的副本数据。

本地方法栈： java代码调用c语言代码实现jni
方法区： 存放： 1，类的信息， 2 常量 ，3 静态变量 4 运行时常量。多个线程共享，存在安全问题：
程序计数器（pc程序计数器）： 记录当前线程行号，在多线程的情况下记录多线程之间上下文切换的位置。
类加载器： 读取我们的class字节码文件到jvm 虚拟机内存中。

image.png

栈：
栈： 是一种数据结构 先进后出 后进先出
队列： 先进先出
虚拟机栈存放：
1， 局部变量
2，栈帧 （记录方法的信息）
3，栈操作。
栈空间什么时候销毁：1 当我们的方法执行完毕后，栈帧空间会被销毁。
2,抛出异常栈帧空间会销毁

package com.taotao.jvm1.day04;

/**
 *@author tom
 *Date  2020/8/12 0012 8:33
 *栈帧空间
 */
public class Test005 {

    public int mk01() {
        //一个方法一个栈帧空间
        return mk02();
    }

    private int mk02() {
        int j = 1;
        int z = j + 1;
        return j;

    }

    /**
     * 3个栈帧
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        Test005 a = new Test005();
        Test005 b = a;
        System.out.println(a.mk01());
        new Thread().start();
    }
}

程序计数器：
1，记录我们当前的线程执行的行号，只有在多线程里才有作用，线程切换的时候通过程序计数器知道在哪继续执行。

多线程上下文切换的概念：
将class文件 反汇编：
javap -c -v class地址

Javap -c -v F:\works\2020\mayiketang\7\jvm\jvm1\target\classes\com\taotao\jvm1\classloader\Test005.class

本地方法栈
本地方法栈和JVM栈发挥的作用非常相似，也是线程私有的，区别是JVM栈为JVM执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈为JVM使用到的Native方法服务。它的具体做法是在本地方法栈中登记native方法，在执行引擎执行时加载Native Liberies.有的虚拟机（比如Sun Hotpot）直接把两者合二为一。
也就是 java调用c语言代码 jni技术

image.png

栈帧空间包括： 局部变量表 操作数栈 动态链接 方法地址
栈帧：
一个方法对应一个栈帧空间。每个方法都有独立的栈帧内存空间，栈数据结构： 先进后出销毁。
栈帧内部细节结构： 局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口。，栈帧就是每个方法需要执行的运行时内存空间。
每个运行时需要的内存的叫做虚拟机栈
每个栈有多个栈帧组成，对应着每次方法调用时占用的内存
每个线程只能有一个活动的栈。对应着当前执行的方法。
idea 查看栈帧：

image.png

程序计数器：
记录当期线程执行下一行指令的执行地址，作用主要记录多线程上下文切换过程中记录当前线程的下一指令。
本地方法栈：
本地方法栈和jvm栈发挥的作用非常类似，也是线程私有的，区别是jvm栈执行java方法（也就是字节码服务），而本地方法栈为jvm使用到的native方法服务，特的具体做法是本地方法栈中登记native方法。在执行引擎时加载nativeLIberies。也就是java调用c语言代码jni技术
栈溢出：
递归调用： 栈溢出
原因： 在我们占空间中产生了非常多的栈帧空间一直没有释放。

image.png

如何避免栈溢出：

1，增加栈内存
2，减少递归深度调用。

package com.taotao.jvm1.day04;

/**
 *@author tom
 *Date  2020/8/12 0012 10:06
 *-Xss256k  java.lang.StackOverflowError 性能调优
 */

public class StackTest {
 private  static  int count;

    public static void main(String[] args) {
        mk01();
    }

    private static void mk01() {
        count++;
        System.out.println("count:"+count);
        mk01();
    }
}

image.png image.png

堆内存溢出：
在申请内存的时候，内存不足，产生对内存溢出：

package com.taotao.jvm1.day04;

import java.util.ArrayList;

/**
 *@author tom
 *Date  2020/8/13 0013 9:36
 *-Xmx8m
 */
public class HeapTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i=0;
        try {
            ArrayList<String> strings=new ArrayList<>();
            while (true){
                strings.add("mk");
                i++;
            }


        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

堆内存泄露：
java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
这种机制也会有一些问题：就是被占用的内存，经过多次长时间的gc操作都无法回收，导致内存越来越少，俗称内存泄露。jvm就会报java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded错误。

package com.taotao.jvm1.day04;

import java.util.HashMap;

/**
 *@author tom
 *Date  2020/8/13 0013 9:41
 *内存泄露问题
 * -Xmx3M -Xms3M
 */
public class HashMapMemoryLeak {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<HashKey2, Integer> map = new HashMap<HashKey2, Integer>(1000);
        int counter = 0;

        while (true) {
            //循环插入新对象new出很多很多内存地址不等的对象
            HashKey2 p = new HashKey2("mk", "22");
            map.put(p, 1);
            counter++;
            if (counter % 1000 == 0) {
                System.out.println("map size:" + map.size());
                System.out.println("运行：" + counter + "次后，可用内存剩余" + Runtime.getRuntime().freeMemory() / (1024 * 1024) + "MB");


            }
        }
    }

    static class HashKey2 {
        private final String id;
        private String name;

        public HashKey2(String name, String id) {
            this.name = name;
            this.id = id;
        }

        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }

        @Override
        public int hashCode() {
            return id.hashCode();
        }

        /**
         * hashMap 不管怎么new 多少次 只会key 只会引入一次 不会继续添加。
         *
         * @param obj
         * @return
         */
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (obj instanceof HashKey2)
                return name.equals(((HashKey2) obj).name) && id.equals(((HashKey2) obj).id);
            else
                return false;
        }
    }
}

堆内存诊断工具

A. Jps工具 - 查看当前系统有那些java进程
1.Jps
2.jmap -heap 进程id
Jmp工具 查看堆内存占用情况

B.Jconsole工具 图形界面管理 线程、cpu 堆内存
E:\java8\jdk\bin\jconsole.exe