1. JVM概念

Java Virtual Machine 即Java运行环境

1.1 JVM优点

1. 跨平台运行的基础；
2. 内存管理机制，垃圾自动回收GC；
3. 数组下标越界检查；
4. 多态

1.2 JVM和JRE、JDK的关系

1.3 JVM组成

2. 内存结构之程序计数器

2.1 定义

Program Counter Register 程序计数器(寄存器)，Java代码无法直接执行，需要先将源代码转为二进制字节码即JVM指令，然后交由解释器在转换成机器码后才能有CPU去执行。而程序计数器的作用就是记录下一条JVM指令的执行地址。

Java代码编译到执行过程：

程序计数器在Java代码执行位置和作用：

2.2 特点

1. 线程私有：Java中的多线程采用的是时间片轮转的方式，当某个线程执行过程中因为时间片耗尽而挂起时，再次重新运行当前线程就需要到JVM中的程序计数器找到它的字节码位置，每个线程都有自己的程序计数器。
2. 不存在内存溢出。

3. 虚拟机栈

3.1 栈的特点

栈是先入后出的。通俗的说栈就是一个之后一个门充当出口和入口的过道，先进去的人只能等待后面进去的人出去才能往外出。

如下图：入栈顺序是 1 2 3 ； 那么出栈顺序只能 是 3 2 1。

3.2 Java中的栈

1. 虚拟机栈： 每个线程运行时所需的内存；
2. 栈帧： 每个栈由多个栈帧组成，对应着每次方法调用时所占用的内存；
3. 活动栈帧： 每个线程只有一个活动栈帧，对应正在执行的方法。

当栈中有一个栈帧时： 要先将栈帧压入到栈里面，等执行完毕再将栈帧从栈中推出。

当一个栈中有多个栈帧时： 当方法中间接调用其它方法时，会将调用的栈帧依次压入栈中。
方法引用情况：

入栈顺序：

出栈顺序：

3.3 栈帧演示

代码：

debug过程：

活动栈帧就是位于栈最顶部的一个方法，方法的入栈顺序是由调用顺序来决定的，但执行顺序是从最后一个入栈的方法开始的，每执行一个就出栈一个。

3.4 常见栈的问题

1. 垃圾回收是否设计栈？
   答：垃圾回收只会回收堆内存，对栈中内存不做处理。
2. 栈内存是否越大越好？
   答：可以通过-Xss设置运行中栈的大小，栈的大小只会影响到方法的递归调用，如果栈占用的内存过大，就会导致系统的虚拟内存变小从而影响线程的数量。因此不是栈越大越好，windows系统中栈的大小是根据系统的虚拟内存来设置的，Linux和MacOS中默认是1024k。
3. 方法内的局部变量是否是线程安全？
   答：如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，它就是线程安全的；如果局部变量引用了对象并且逃离了就需要考虑线程安全问题。

3.5 栈内存溢出

3.5.1 栈帧过多

栈帧一直入栈但是没有出栈，无法在分配栈帧的内存了就会导致栈溢出。

比如下方例子：

/**
 * @Description 栈溢出
 * @date 2022/3/15 17:33
 */
public class StackOverflow {
    public static void main(String[] args) {
        s0();
    }

    private static void s0(){
        System.out.println("在海边见到一个神灯，可以实现三个愿望。");
        s1();
    }

    private static void s1(){
        System.out.println("第一个愿望：身体健康");
        s2();
    }

    private static void s2(){
        System.out.println("第二个愿望：花不完的钱");
        s3();
    }

    private static void s3(){
        System.out.println("第二个愿望：再给我三个愿望");
        s0();
    }
}

3.5.2 栈帧过大

栈帧大小直接超过了栈内存。如果方法中的变量一直递归引用也会造成栈溢出。

4. 本地方法栈

在Java虚拟机调用本地方法时给本地方法提供的内存空间。

本地方法：由于本地Java不能直接作用于系统的底层，所以需要调用由C或者C++编写的代码来处理系统相关。