JVM内存结构

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于 2022-04-29 07:53:10 首次发布

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本文详细介绍了JVM的内存结构，包括方法区、堆、栈、程序计数器和本地方法栈。方法区用于存储类信息，如运行时常量池、静态变量等。堆是对象的存储区域，新生代和老年代有不同的垃圾回收策略。栈为线程运行提供内存空间，局部变量的线程安全性取决于其是否为私有。程序计数器记录执行位置，而本地方法栈服务于本地方法。文章还讨论了JVM的相关参数配置及其意义。

各个区域对比

区域名称	是否线程共享	作用	特点
堆	线程共享	存储所有对象和数组	GC 的主要区域，分为新生代（Eden + Survivor）和老年代
方法区	线程共享	存储类元信息，常量类，静态变量、JIT 编译代码等	JDK 7之前：永久代（PermGen），在堆内存中 JDK8 后由“元空间（Metaspace）”实现，使用本地内存
虚拟机栈	线程私有	存储方法调用的栈帧（局部变量、操作数栈、返回地址等）	每个方法调用对应一个栈帧，递归太深会 `StackOverflowError`
本地方法栈	线程私有	为 Native 方法服务（如 C/C++ 写的 JNI 方法）	与虚拟机栈类似，但服务于非 Java 方法
程序计数器	线程私有	记录当前线程的字节码指令地址，多线程环境下，线程切换后能恢复到正确的执行位置	唯一不会OOM的地方

各个区域可能出现的异常

内存区域	异常类型	触发条件
堆	OutOfMemoryError	对象实例过多，堆内存不足
方法区	OutOfMemoryError	加载的类过多，常量池过大
虚拟机栈	StackOverflowError	递归调用过深，栈帧过多
虚拟机栈	OutOfMemoryError	创建过多线程，栈内存不足
本地方法栈	StackOverflowError	Native方法递归过深

每个区域的作用：

方法区（线程共享）

存放类的二进制字节码文件（二进制字节码文件中包括：类基本信息，常量池，类方法定义，包含了虚拟机指令）；

所有java虚拟机共享的区，存储了和类的结构、类信息

类结构：运行时常量池（含字符串常量），静态变量，类的信息，常量

类信息：魔数，版本号，常量池，类（字段和方法），父类和接口数组，字段，方法等信息。

可以结合类加载器理解：所有上述的信息在Class对象中都可以获取到

方法区逻辑上是堆的一部分，不同厂商在具体实现时不一定，方法区的位置不固定，方法区会产生内存溢出；

方法区是JVM中的一个规范，永久代和元空间是方法区的两个不同实现；

Jdk1.8之前使用永生代实现，1.8之后使用元空间实现。

堆（线程共享）

通过new关键字创建的对象都会由堆存储；堆中不再被引用的对象会通过垃圾回收机制自动回收

细分一点的内存结构：年轻代、老年代；垃圾回收策略也不同。

逻辑上又分为：新生代（Eden、from、to）、老年代

jvm栈（线程私有）

线程运行时需要的内存空间；

每个线程只能有一个活动栈帧，对应着一个线程正在执行的那个方法，该栈帧处于栈顶。

一个栈内是由多个栈帧组成的，一个栈帧对应着一个方法的调用，每个栈帧都有自己独立的存储空间

问题辨析：

垃圾回收是否涉及栈内存？

不涉及，栈帧在每次方法执行完毕会自动排出栈，即被回收。

栈内存分配越大越好吗？

可通过-Xss 改变栈内存分配大小；栈内存分配大了更多的是能够执行的方法更多了，那么相对的能够分配给线程的栈数量就减少了。

方法内的局部变量是否线程安全？

其实就是看变量是共享还是私有的

如果方法内局部变量没有逃离方法的作用访问，即私有的，则是线程安全；

如果局部变量引用了对象，并逃离了方法的作用，需要考虑线程安全