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JVM的内存区域有什么

JVM 内存区域

JVM 的运行时数据区分为以下几个部分： 1. 方法区（Method Area）：存储类信息、常量池，线程共享。 2. 堆（Heap）：存储对象实例和数组，线程共享。 3. 虚拟机栈（JVM Stack）：存储方法调用的栈帧，线程私有。 4. 本地方法栈（Native Method Stack）：支持本地方法调用，线程私有。 5. 程序计数器（Program Counter Register）：记录当前指令地址，线程私有。

核心点

  • 线程共享：方法区、堆。
  • 线程私有：栈、本地方法栈、程序计数器。

1. 内存区域详解

(1) 方法区（Method Area）

  • 作用：
  • 存储类加载后的元信息。
  • 内容：
  • 类结构：字段、方法、构造器。
  • 运行时常量池：字面量、符号引用。
  • 静态变量（JDK 1.7 前）。
  • 特点：
  • 线程共享。
  • JDK 1.7 前叫“永久代”（PermGen），1.8 改为元空间（Metaspace），用本地内存。
  • 异常：
  • OutOfMemoryError: Metaspace：元空间溢出。

(2) 堆（Heap）

  • 作用：
  • 存储所有对象实例和数组。
  • 划分：
  • 年轻代（Young Generation）：
    • Eden：新对象创建。
    • Survivor（S0, S1）：存活对象。
  • 老年代（Old Generation）：长期存活对象。
  • 特点：
  • 线程共享。
  • 垃圾回收（GC）主要区域。
  • 异常：
  • OutOfMemoryError: Java heap space：堆溢出。

(3) 虚拟机栈（JVM Stack）

  • 作用：
  • 管理 Java 方法调用。
  • 内容：
  • 栈帧（Stack Frame）：
    • 局部变量表：基本类型、引用。
    • 操作数栈：计算中间结果。
    • 动态链接：解析方法引用。
    • 返回地址：方法结束后的跳转。
  • 特点：
  • 线程私有，每个线程一个栈。
  • 方法调用时入栈，结束时出栈。
  • 异常：
  • StackOverflowError：栈深度超限（如递归）。
  • OutOfMemoryError：栈空间不足。

(4) 本地方法栈（Native Method Stack）

  • 作用：
  • 支持本地方法（JNI 调用，如 C/C++）。
  • 内容：
  • 类似虚拟机栈，存储本地方法的栈帧。
  • 特点：
  • 线程私有。
  • 实现依赖 JVM（如 HotSpot 可能与 JVM 栈合并）。
  • 异常：
  • StackOverflowError 或 OutOfMemoryError。

(5) 程序计数器（Program Counter Register）

  • 作用：
  • 记录当前线程执行的字节码指令地址。
  • 内容：
  • 存储下一条指令的偏移量。
  • 本地方法时可能为空。
  • 特点：
  • 线程私有。
  • 唯一无溢出异常的区域。
  • 目的：
  • 确保线程切换后恢复执行位置。

2. 内存区域图示

JVM 内存:
+-------------------+
| 方法区 (共享)     |
| 堆 (共享)         |
+-------------------+
| 线程 1:           |
|   程序计数器      |
|   虚拟机栈        |
|   本地方法栈      |
+-------------------+
| 线程 2: ...       |
+-------------------+

3. 内存管理与 GC

  • 线程共享区：
  • 方法区：类卸载时回收（少见）。
  • 堆：GC 主要目标，分代回收（Minor GC、Major GC）。
  • 线程私有区：
  • 栈：方法结束自动回收。
  • 程序计数器：线程结束释放。

HotSpot 实现

  • JDK 1.7：
  • 永久代在堆中，受 -XX:MaxPermSize 限制。
  • JDK 1.8：
  • 元空间移到本地内存，受 -XX:MaxMetaspaceSize 控制。
  • 字符串常量池移到堆。

4. 示例分析

class Demo {
    static int x = 10;
    int y = 20;

    void method() {
        int z = 30;
    }
}

Demo d = new Demo();
d.method();
  • 方法区：存储 Demo 的类信息、x。
  • 堆：存储 d 对象（含 y = 20）。
  • 虚拟机栈：method() 的栈帧（含 z = 30）。
  • 程序计数器：指向当前指令。

5. 延伸与面试角度

  • 与对象创建：
  • 堆分配对象，栈存引用。
  • GC 影响：
  • 堆分代优化回收效率。
  • 实际应用：
  • Spring：堆存 Bean，方法区存类。
  • 面试点：
  • 问“区域”时，提五部分及共享/私有。
  • 问“变化”时，提元空间。

总结

JVM 内存区域包括方法区、堆（共享）和栈、本地方法栈、程序计数器（私有），各有分工，支撑类加载和运行。面试时，可画内存图或提 GC 影响，展示理解深度。