一图了解JVM运行时内存结构

本文通过一张图清晰地展示了JVM内存结构与基本要素,帮助理解方法区、永久代及元空间等概念,并解释了几种常见的内存溢出错误。

关于JVM内存结构的图网上很多,看完后不明觉厉 却很难形成自己的记忆。

这图希望能够清晰地看懂JVM的内存结构与基本要素,形成一张记忆拼图,避免每次学习时都重复阅读大段难以记忆的文字

 

 

关于这图有几个点需要说明:

1.尽管花了不少精力画这一张看似简单的图,但还是很难保持一步到位。

所以强烈邀请各位看到破绽或者疑问的朋友留言帮助我完善,一起帮助更多人。

 

2.方法区是堆的逻辑组成部分

 

3.方法区与永久代是不是同一个东西?

不是.  方法区是标准,永久代是对方法区标准的实现

《Java虚拟机规范》规定了方法区标准,Sun公司HotSpot虚拟机使用永久代来实现方法区

 

4.在jdk8中 永久代被元空间(Metaspace)替代了,方法区存放描述性信息,即元数据,元空间名字更为贴切

所以 -XX:PermSize参数在jdk8中将是无效的 使用 -XX:MetaspaceSize 

 

5.几个异常

StackOverflowError:
线程请求的栈深度大于虚拟机允许的栈深度,调用链路太长,递归时容易出现
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space:
栈内空间不足,对象过大,容器(list,map)存储数据过大。 堆内存占用内存 >= Xmx设置值

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen(<jdk1.8) --- java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space(jdk1.8):

 

持久代内存不足,反射应用广泛,通常是反射重复加载过多class元数据导致。方法区占用内存>=MaxPermSize设置值

 

### JVM 运行内存结构 JVM运行数据区可以分为五个主要部分:方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆和程序计数器。 #### 方法区 Method Area 方法区用于存储已被加载的类信息、常量池、静态变量以及即编译后的代码等数据。准备阶段涉及为静态存储分配内存并创建初始化为默认值的静态字段,不过此不会执行任何初始器或代码[^1]。此外,每个类型都有个对应的运行常量池,它是个类似于符号表但在内容上更为丰富的数据结构,其中包含了字节码所需的大量数据[^2]。 #### 虚拟机栈 Java Virtual Machine Stacks 每当启动个新的线程就会创建该线程对应的个虚拟机栈。每个方法调用都会在线程的栈中形成个帧(Frame),用来保存局部变量表、操作数栈、动态链接和返回地址等信息。当方法被调用直至完成的过程里,会经历入栈到出栈的变化过程。 #### 堆 Heap Memory 这是垃圾回收管理的主要区域,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。堆空间是所有线程共享的块区域,在逻辑上它可以细分为新生代老年代等多个子区间以便于实现不同的GC算法优化。 #### 程序计数器 Program Counter Register 每条正在被执行的线程都有自己独立的PC寄存器,如果当前线程正执行的是Java方法,则此寄存器记录下条要执行指令的位置;如果是Native方法则其值为空。 #### 本地方法栈 Native Method Stack 这部分功能同虚拟机栈相似但是服务于native方法,即由C/C++编写的方法接口。扩展类加载器负责从标准Java扩展APIs比如安全扩展函数处加载相应的类文件[^3]。 下面是简化版的JVM运行内存结构图: ```mermaid graph TD; A[JVM Runtime Data Areas] B(Method Area) C(Heap) D(Thread) E[Java VM Stack (per thread)] F[Native Method Stack(per thread)] G(Program Counter) A -->|Contains| B A -->|Shared By All Threads| C A -->|Created Per Thread| D D -->|Includes| E D -->|Includes| F D -->|Has its own| G ```
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