深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）阅读笔记

浅浅的花香味﹌ 2024-03-31 14:01 32阅读 0赞

## 引言 ##

1.  什么是 JVM ?
2.  学习 JVM 有什么用 ?
3.  常见的 JVM
4.  学习路线

### 什么是 JVM ? ###

#### **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）

#### 好处： ####

*  一次编写，到处运行
 *  自动内存管理，垃圾回收功能
 *  数组下标越界检查
 *  多态

#### 比较： ####

jvm jre jdk

### **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

### **常见的 JVM** ###

[https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison\_of\_Java\_virtual\_machines][https_en.wikipedia.org_wiki_Comparison_of_Java_virtual_machines]

![cf07751d3620555519054404b855241b.png][]

### 学习路线 ###

[Java Virtual Machine Architecture in Java][]

![86669ca5dcc3b5a44d89474b6b0b479b.png][]

## **内存结构**  ##

1. 程序计数器

2. 虚拟机栈

3. 本地方法栈

4. 堆

5. 方法区

### 1. 程序计数器 ###

#### **1.1 定义**  ####

**Program Counter Register 程序计数器（寄存器）**

**作用，是记住下一条jvm指令的执行地址**

特点

*  是线程私有的
 *  不会存在内存溢出

#### **1.2 作用** ####

### **2. 虚拟机栈** ###

#### **2.1** **定义**  ####

**Java Virtual Machine Stacks （Java 虚拟机栈）**

*  每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
 *  每个栈由多个栈帧（Frame）组成，对应着每次方法调用时所占用的内存
 *  每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前正在执行的那个方法

问题辨析

*  1. 垃圾回收是否涉及栈内存？
 *  2. 栈内存分配越大越好吗？
 *  3. 方法内的局部变量是否线程安全？

如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，它是线程安全的

如果是局部变量引用了对象，并逃离方法的作用范围，需要考虑线程安全

#### **2.2** **栈内存溢出**  ####

栈帧过多导致栈内存溢出

栈帧过大导致栈内存溢出

#### **2.3 线程运行诊断** ####

案例1： cpu 占用过多

**定位**

*  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）

*  jstack 进程id
 *  可以根据线程id 找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号

案例2：程序运行很长时间没有结果

### 3.本地方法栈 ###

### **4. 堆** ###

#### **4.1 定义** ####

Heap 堆

通过 new 关键字，创建对象都会使用堆内存

特点

它是线程共享的，堆中对象都需要考虑线程安全的问题

有垃圾回收机制

#### **4.2 堆内存溢出** ####

#### **4.3 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

案例

垃圾回收后，内存占用仍然很高

### **5. 方法区** ###

#### **5.1 定义** ####

[Chapter 2. The Structure of the Java Virtual Machine][]

#### **5.2 组成** ####

#### **5.3** **方法区内存溢出**  ####

1.8 以前会导致永久代内存溢出

\* 演示永久代内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

\* -XX:MaxPermSize=8m

1.8 之后会导致元空间内存溢出

\* 演示元空间内存溢出 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

\* -XX:MaxMetaspaceSize=8m

#### **5.4** **运行时常量池**  ####

常量池，就是一张表，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

#### **5.5 StringTable**  ####

先看几道面试题：

String s1 = "a";
    String s2 = "b";
    String s3 = "a" + "b";
    String s4 = s1 + s2;
    String s5 = "ab";
    String s6 = s4.intern();
    // 问
    System.out.println(s3 == s4);
    System.out.println(s3 == s5);
    System.out.println(s3 == s6);
    String x2 = new String("c") + new String("d");
    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
    System.out.println(x1 == x2);

#### **5.5 StringTable** **特性**  ####

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

字符串变量拼接的原理是 StringBuilder （1.8）

字符串常量拼接的原理是编译期优化

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

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

#### **5.6 StringTable 位置** ####

#### **5.7 StringTable 垃圾回收** ####

#### **5.8 StringTable 性能调**调整 ####

#### \-XX:StringTableSize=桶个数 ####

考虑将字符串对象是否入池

## **6. 直接内存** ##

### **6.1** **定义**  ###

Direct Memory

*  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

### **6.2** **分配和回收原理**  ###

使用了 Unsafe 对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用 freeMemory 方法

ByteBuffffer 的实现类内部，使用了 Cleaner （虚引用）来监测 ByteBuffffer 对象，一旦

ByteBuffffer 对象被垃圾回收，那么就会由 ReferenceHandler 线程通过 Cleaner 的 clean 方法调

用 freeMemory 来释放直接内存

## Java技术体系 ##

*  Java程序设计语言
 *  ·各种硬件平台上的Java虚拟机实现
 *  ·Class文件格式
 *  ·Java类库API
 *  ·来自商业机构和开源社区的第三方Java类库

Java程序设计语言、Java虚拟机、Java类库这三部分统称为JDK

可以把Java类库API中的Java SE API子集\[3\]和Java虚拟机这两部分统称为 JRE

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[https_en.wikipedia.org_wiki_Comparison_of_Java_virtual_machines]: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_Java_virtual_machines
[cf07751d3620555519054404b855241b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/4b06ebfe55d047c29d7f7032d8b99856.png
[Java Virtual Machine Architecture in Java]: https://www.javainterviewpoint.com/java-virtual-machine-architecture-in-java/
[86669ca5dcc3b5a44d89474b6b0b479b.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/f6edb9c8031846259abb1fa5f6b923a1.png
[Chapter 2. The Structure of the Java Virtual Machine]: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html
[e4b9abc82d6ac36c5f2a4aea3529678f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/31/5141f93606cc4514ae78e24f9f7f7eeb.png