java虚拟机栈的内存结构

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学习JVM的可以去我的GitHub 上查看我的Xmind详细笔记 对整本《深入理解JVM》都有详尽的笔记，帮助理解

一、 前言

Java栈分为两种：

1. Java虚拟机栈：
   • 描述java【方法】执行的【内存模型】
   • 每个线程进入每个方法对应一个栈帧
2. 本地方法栈(本文不做描述)
   • 同虚拟机栈，区别在于：虚拟机栈服务于Java方法（字节码），本地方法栈服务于Native方法
     本文主要讲Java虚拟机栈的内存结构

一图胜千言

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二、Java虚拟机栈的组成：

1. 栈帧

每个方法对应一个栈帧，在线程运行到该方法时才创建，随着方法结束而销毁

2. 线程栈

栈帧内存在线程内存上进行分配，每条线程能为栈帧分配的总大小最大值为-Xss
为了方便，我们这里 [把这条线程对应的内存] 称为 [线程栈]

3. Java虚拟机栈

Java虚拟机栈是描述java【方法】执行的【内存模型】–> 实际上它是 当前时刻[所有的线程栈]集合的统称

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三、 Java虚拟机栈会出现的异常:

经过上面的描述，我们可以清晰地知道：

1. 【Java虚拟机栈】由【当前所有的线程栈】组成
2. 【每个线程栈由】由【这条线程所对应的所有栈帧】组成
   因此，可能会出现2种内存溢出的情况 （也可参考Oracle JavaSE8的JVM规范：The Structure of the Java Virtual Machine-Java Virtual Machine Stacks）

• [x] 线程栈溢出(Stack Overflow)：

  • 某条线程对应的栈帧内存之和 超过线程栈内存的最大值-Xss
    根据栈帧的定义可以理解到：该问题主要是一条线程在某一时间点同时存在于多个方法中（网上称作方法深度过深，最常见的案例就是递归调用）

• [x] 从Java虚拟机栈层面溢出(OOM)：

  当前时刻[所有的线程栈]内存之和 超过 Java虚拟机栈所允许的最大值

  • 导致这个问题的原因是当前新建的线程数太多(当然,换句话也以说是当前计算机可分配给Java虚拟机的空间太少)
    每条线程占用的空间都未-Xss，新建多了也就OOM了；这种情况一般较少发生，主要有以下因素：
    • 系统对线程数上限的限制
    • 线程过多，会导致CPU崩溃，也就是说系统早就挂了
  • Java虚拟机栈所允许的最大值：JVM 可分配内存-其他JVM内存结构空间最大值(主要是堆)–>剩下的作为栈的总空间最大值(来自《深入理解Java虚拟机》P54)

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四、验证

4.1. 线程栈溢出（StackOverFlow）

通过-Xss调整线程栈大小测试[线程栈最大占用内存为-Xss]

private static AtomicLong i = new AtomicLong(0);

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    //1. 测试错误StackOverFlow
    testStackOverFlow();

    //2.测试错误OOM
    //testOOM();

}
/**
 * StackOverFlow每次深度不一样是因为JIT优化
 * -Djava.compiler=NONE禁用JIT优化后每次深度一样
 *
 *
 * 测试参数：-Xss256k
*/
private static void testStackOverFlow() {
    //new Thread(() -> {
        StackErrorTest testData = new StackErrorTest();
        try {

            testData.test1();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i.get());

        }
    //}).start();
}

运行参数设置-Xss256k -Djava.compiler=NONE,多次运行输出结果一致:

main 1882

运行参数设置-Xss512k -Djava.compiler=NONE,多次运行输出结果一致:

main 4861

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2.2.2 从Java虚拟机栈溢出（OOM）

• 注意 Mac有单进程线程数量限制,16G的Mac电脑限制为5000,修改方式参考(不好意思 不能修改 )
• 在一些配置较低的电脑可能会死机，请小心运行
• 建议使用虚拟机运行

影响因素	描述
系统限制	系统允许进程的最大线程数
-Xss	每条线程栈占用的内存
-Xmx	堆空间最大值

详细验证可以参考这篇文章

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