JVM内存模型及存储内容详解

JVM内存模型主要分为以下几个部分，各自负责存储不同的数据内容：

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1. 堆（Heap）

• 存储内容：所有对象实例（new创建的对象）和数组。
• 特点：
  • 线程共享，是垃圾回收（GC）的主要区域。
  • 进一步划分为新生代（Young Generation，包含Eden、Survivor区）和老年代（Old Generation）。
• 异常：OutOfMemoryError（当堆无法扩展时）。

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2. 方法区（Method Area）

• 存储内容：
  • 类信息（如类名、方法、字段、访问修饰符等元数据）。
  • 运行时常量池（Runtime Constant Pool，包含字面量、符号引用）。
  • 静态变量（static变量）、JIT编译后的代码。
• 特点：
  • 线程共享，在Java 8前称为“永久代”（PermGen），Java 8后改为元空间（Metaspace）（使用本地内存，不再受JVM堆大小限制）。
• 异常：OutOfMemoryError（元空间溢出时）。

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3. 虚拟机栈（JVM Stack）

• 存储内容：
  • 每个方法执行时创建的栈帧（Frame），包含：
    • 局部变量表（基本数据类型、对象引用）。
    • 操作数栈（执行字节码指令的临时操作数）。
    • 动态链接（指向方法区的方法引用）。
    • 方法返回地址（方法结束后返回的位置）。
• 特点：
  • 线程私有，生命周期与线程相同。
• 异常：
  • StackOverflowError（栈深度超过限制，如无限递归）。
  • OutOfMemoryError（扩展栈时无法申请足够内存）。

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4. 本地方法栈（Native Method Stack）

• 存储内容：为JVM调用**本地方法（Native方法，如C/C++实现）**服务的栈帧。
• 特点：
  • 线程私有，与虚拟机栈类似，但服务于Native方法。
• 异常：同虚拟机栈（StackOverflowError或OutOfMemoryError）。

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5. 程序计数器（Program Counter Register）

• 存储内容：当前线程执行的字节码指令地址（如果是Native方法，则为Undefined）。
• 特点：
  • 线程私有，唯一无OutOfMemoryError的区域。
  • 确保线程切换后能恢复到正确执行位置。

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扩展：直接内存（Direct Memory）

• 存储内容：通过NIO的DirectByteBuffer分配的堆外内存（由操作系统管理）。
• 特点：
  • 不属于JVM内存模型，但频繁使用可能导致OutOfMemoryError。

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总结：线程共享 vs 线程私有

区域	线程共享？	存储内容	异常类型
堆	是	对象实例、数组	OutOfMemoryError
方法区（元空间）	是	类信息、运行时常量池、静态变量	OutOfMemoryError
虚拟机栈	否	方法栈帧、局部变量	StackOverflowError
本地方法栈	否	Native方法栈帧	StackOverflowError
程序计数器	否	字节码执行地址	无

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通过理解这些区域的作用和特点，可以更好地诊断内存溢出（OOM）或栈溢出（SOF）问题，并优化JVM参数（如-Xmx、-Xss、-XX:MaxMetaspaceSize）。