面试篇:虚拟机栈5连问,一听心里就乐了

面试路上

“滴,滴滴......”师傅我们到哪了?我还要赶着面试呢。

师傅: 快了快了,下个路口就到了。真是服了这帮人了,不会开车净往里凑。

听着司机师傅的抱怨声,不禁想起首打油诗:满目尾灯红,耳盈刺笛声。心忧迟到久,颓首似雷轰。

一下车赶紧小跑就进了富丽堂皇的酒店,不不不,是商务楼,这大厅有点气派,让我有点想入非非呀。

面试经过

“咚咚咚”,“请进”。

面试官: 小伙子长得挺帅呀,年轻人就是有活力,来先做个简单的自我介绍吧。

阿Q: 面试官你好,My name is “影流之主”,来自艾欧尼亚,是LOL中的最强中单(不接受反驳),论单杀没有服过谁。我的口头禅是“无形之刃,最为致命”,当然你也可以叫我阿Q,这是我的简历。
简历

面试官: 阿Q,那咱也不寒暄了,直接切正题吧。看你jvm写的知识点最多,那就先说一下你对虚拟机栈的理解吧。

阿Q: 内心OS:这波可以吹X了。咳...咳...虚拟机栈早期也叫java栈,是在jvm的运行时数据区存在的一块内存区域。它是线程私有的,随线程创建而创建,随线程消亡而结束。

嗯。。。假装想一下😄

众所周知,栈只有进栈和出栈两种操作,所以它是一种快速有效的分配存储方式。对于它来说,它不存在垃圾回收问题,但是它的大小是动态的或者固定不变的,因此它会存在栈溢出或者内存溢出问题......

面试官: 打断一下啊,你刚才说会存在栈溢出和内存溢出问题,那你能分别说一下为什么会出现这种情况吗?

阿Q: 可以可以,我们知道虚拟机栈由栈帧组成,每一个方法的调用都对应着一个栈帧的入栈。我们可以通过-Xss参数来设置栈的大小,假设我们设置的虚拟机栈大小很小,当我们调用的方法过多,也就是栈帧过多的话,就会出现StackOverflowError,即栈溢出问题。

假如我们的栈帧不固定,设置为动态扩展的,那在我们的内存不足时,也就没有足够的内存来支持栈的扩展,这个时候就会出现OOM异常,即内存溢出问题。

面试官: 嗯嗯(点头状),示意小伙子思路很清晰呀,那你刚才说到栈帧设置的太小会导致栈帧溢出问题,那我们设置的大点不就可以完全避免栈溢出了嘛。

阿Q: 一听就是要给我挖坑呀,像我们一般都比较崇尚中庸之道,所以一听到这种绝对的问题,必须机灵点:不不不,调整栈的大小只可以延缓栈溢出的时间或者说减少栈溢出的风险。

举个🌰吧

  1. 假如一个业务逻辑的方法调用需要5000次,但是此时抛出了栈溢出的错误。我们可以通过设置-Xss来获取更大的栈空间,使得调用在7000次时才会溢出。此时调整栈大小就变得很有意义,因为这样就会使得业务能正常支持。

  2. 那假如是有死递归的情况则无论怎么提高栈大小都会溢出,这样也就没有任何意义了。

面试官: 好的,那你看一下这个简单的小程序,你能大体说一下它在内存中的执行过程吗?

 public void test() {
      byte i = 15;
      int j = 8;
      int k = i + j;
}

来张图,便于大家更好地理解

阿Q: 先把该代码编译一下,然后查看它的字节码文件。如上图中左边所示,执行过程如下:

  1. 首先将要执行的指令地址0存放到PC寄存器中,此时,局部变量表和操作数栈的数据为空;
  2. 当执行第一条指令bipush时,将操作数15放入操作数栈中,然后将PC寄存器的值置为下一条指令的执行地址,即2
  3. 当执行指令地址为2的操作指令时,将操作数栈中的数据取出来,存到局部变量表的1位置,因为该方法是实例方法,所以0位置存的是this的值,PC寄存器中的值变为3;
  4. 同步骤2和3将8先放入操作数栈,然后取出来存到局部变量表中,PC寄存器中的值也由3->5->6
  5. 当执行到地址指令为678时,将局部变量表中索引位置为12的数据重新加载到操作数栈中并进行iadd加操作,将得到的结果值存到操作数栈中,PC寄存器中的值也由6->7->8->9
  6. 执行操作指令istore_3,将操作数栈中的数据取出存到局部变量表中索引为3的位置,执行return指令,方法结束。

面试官: 内心OS:这小子貌似还可以呀。说的还不错,那你能说一下方法中定义的局部变量是否线程安全吗?

阿Q: 那我再用几个例子来说一下吧。

public class LocalParaSafeProblem {


    /**
     * 线程安全的
     * 虽然StringBuilder本身线程不安全,
     * 但s1 变量只存在于这个栈帧的局部变量表中,
     * 因为栈帧是每个线程独立的一份,
     * 所以这里的s1是线程安全的
     */
    public static void method01() {
        // 线程内部创建的,属于局部变量
        StringBuilder s1 = new StringBuilder();
        s1.append("a");
        s1.append("b");
    }

    /**
     * 线程不安全
     * 因为此时StringBuilder是作为参数传入,
     * 外部的其他线程也可以访问,所以线程不安全
     */
    public static void method02(StringBuilder stringBuilder) {
        stringBuilder.append("a");
        stringBuilder.append("b");
    }

    /**
     * 线程不安全
     * 此时StringBuilder被多个线程同时操作
     */
    public static void method03() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        new Thread(() -> {
            stringBuilder.append("a");
            stringBuilder.append("b");
        }, "t1").start();

        method02(stringBuilder);
    }

    /**
     * 线程不安全
     * 因为此时方法将StringBuilder返回出去了
     * 外面的其他线程可以直接修改StringBuilder这个引用了所以不安全
     */
    public static StringBuilder method04() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("a");
        stringBuilder.append("b");
        return stringBuilder;
    }


    /**
     * StringBuilder是线程安全的
     * 此时stringBuilder值在当前栈帧的局部变量表中存在,
     * 其他线程无法访问到该引用,
     * 方法执行完成之后此时局部变量表中的stringBuilder的就销毁了
     * 返回的stringBuilder.toString()线程不安全
     * 最后的返回值将toString返回之后,其他线程可以操作而String本身是线程不安全的。
     */
    public static String method05() {
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        stringBuilder.append("a");
        stringBuilder.append("b");
        return stringBuilder.toString();
    }
}

看到这估计会有点绕,那我就总结一下吧:如果对象是在方法内部产生且在内部消亡,不会返回到外部就不存在线程安全问题;反之如果类本身线程不安全的话就存在线程安全问题。

面试官: 不错不错,有理有据,那你再说说你对堆内存的理解吧。

阿Q: 唉,今天太累了,说了一天这个了,不想说了。

面试官: 那好吧,那我们今天先到这吧,回去等通知吧。

如果你还有什么困惑的话,可以关注gzh“阿Q说代码”,也可以加阿Q好友qingqing-4132,阿Q期待你的到来!

posted @ 2021-05-17 09:11  阿Q说代码  阅读(378)  评论(4编辑  收藏  举报