JVM的内存划分

JVM（Java Virtual Machine）的内存划分主要包括以下几个运行时数据区域：

1. 程序计数器（Program Counter Register）

• 作用：当前线程执行的字节码行号指示器。
• 特点：
  • 线程私有（每个线程独立拥有）。
  • 执行Java方法时记录字节码指令地址，执行Native方法时为空（Undefined）。
  • 唯一不会抛出OutOfMemoryError的区域。

2. 虚拟机栈（VM Stack）

• 作用：存储方法执行的栈帧（局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等）。
• 特点：
  • 线程私有，生命周期与线程相同。
  • 每个方法执行时创建栈帧，方法结束后栈帧销毁。
• 异常：
  • 栈深度超过限制时抛出StackOverflowError（如递归过深）。
  • 动态扩展失败时抛出OutOfMemoryError（如-Xss参数设置过小）。

3. 本地方法栈（Native Method Stack）

• 作用：与虚拟机栈类似，但为Native方法服务（如Object.wait()等）。
• 特点：
  • 线程私有。
  • 不同JVM实现可能不同（如HotSpot将其与虚拟机栈合并）。
• 异常：同虚拟机栈，可能抛出StackOverflowError或OutOfMemoryError。

4. 堆（Heap）

• 作用：存储对象实例和数组，是垃圾回收的主要区域。
• 特点：
  • 线程共享，所有对象实例和数组都在此分配。
  • 可通过-Xms和-Xmx参数调整大小。
• 分区（以HotSpot为例）：
  • 新生代（Young Generation）：
    • Eden区：新对象初始分配的区域。
    • Survivor区（S0、S1）：Eden区满时，存活对象被移至Survivor区。
  • 老年代（Old Generation）：长期存活的对象进入老年代（如多次GC后仍存活的对象）。
  • 永久代/元空间（PermGen/Metaspace）：
    • 永久代（Java 7及以前）：存储类信息、常量池等，固定大小，可能导致OutOfMemoryError: PermGen space。
    • 元空间（Java 8+）：使用本地内存，默认无上限，避免了永久代的内存溢出问题。
• 异常：堆内存不足时抛出OutOfMemoryError: Java heap space。

5. 方法区（Method Area）

• 作用：存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等。
• 特点：
  • 线程共享。
  • 逻辑上属于堆的一部分，但HotSpot在Java 8后用元空间（本地内存）实现。
• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）：
  • 方法区的一部分，存储编译期生成的常量和符号引用。
  • 支持运行时动态生成常量（如String.intern()）。
• 异常：元空间不足时抛出OutOfMemoryError: Metaspace。

6. 直接内存（Direct Memory）

• 作用：不属于JVM运行时数据区，使用Unsafe或NIO的ByteBuffer.allocateDirect()直接分配堆外内存。
• 特点：
  • 不受堆大小限制，但受物理内存和-XX:MaxDirectMemorySize参数限制。
• 异常：内存不足时抛出OutOfMemoryError。

总结

区域	线程私有	存储内容	常见异常
程序计数器	✅	字节码行号	无
虚拟机栈	✅	方法栈帧（局部变量、操作数栈等）	StackOverflowError
本地方法栈	✅	Native方法栈帧	StackOverflowError
堆	❌	对象实例、数组	OutOfMemoryError: Heap Space
方法区（元空间）	❌	类信息、常量、静态变量	OutOfMemoryError: Metaspace
直接内存	❌	堆外内存（NIO直接缓冲区）	OutOfMemoryError

补充

• 垃圾回收（GC）：主要针对堆和方法区（元空间）。
• JVM参数示例：
  • -Xms2048m：堆初始大小2GB。
  • -Xmx2048m：堆最大大小2GB。
  • -XX:MetaspaceSize=256m：元空间初始大小256MB。
  • -XX:MaxDirectMemorySize=512m：直接内存最大512MB。