JVM 内存共享区域详解

Java 虚拟机在执行 Java 程序时，会将所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。其中，堆（Heap） 和 方法区（Method Area） 是所有线程共享的区域，属于 JVM 的共享内存区。

---

一、JVM 内存结构总览

区域名称	是否线程共享	说明
程序计数器（Program Counter Register）	否	当前线程执行字节码的行号指示器
Java 虚拟机栈（JVM Stack）	否	每个线程私有，方法调用栈帧
本地方法栈（Native Method Stack）	否	用于调用 Native 方法
Java 堆（Heap）	是	所有线程共享，用于存放对象实例
方法区（Method Area）	是	所有线程共享，存储类结构、静态变量、运行时常量池等
运行时常量池（Runtime Constant Pool）	是	方法区的一部分，存储编译时生成的常量和符号引用
直接内存（Direct Memory）	特殊	不在堆中，使用 JNI 分配的本地内存

---

二、JVM 共享内存区域有哪些？

1. Java 堆（Heap）

• 作用：Java 堆是 JVM 中最大的一块内存区域，用于存储对象实例和数组，是垃圾收集器管理的主要区域。

• 线程共享：是

• 创建时机：在 JVM 启动时创建。

• 内存划分：

  • 新生代（Young Generation）：

    • Eden 区：新对象优先在这里分配。
    • Survivor 区（S0 和 S1）：用作对象复制回收。

  • 老年代（Old Generation）：

    • 存放生命周期较长的对象。

  • （JDK 1.7 以前）永久代（PermGen）

  • （JDK 1.8 以后）元空间（Metaspace）：使用本地内存替代永久代。

新生代对象分配与晋升过程

• 对象先分配到 Eden 区。
• 经一次 Minor GC 后存活的对象转移至 Survivor 区。
• 如果在 Survivor 区多次存活（年龄达阈值如 15），将晋升到老年代。

---

2. 方法区（Method Area）→ 元空间（Metaspace）

• 作用：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT 编译后的代码等。

• 线程共享： 是

• JDK 变化：

  • JDK 1.7 之前方法区由永久代实现。
  • JDK 1.8 开始使用 元空间（Metaspace） 替代，分配在本地内存中。

方法区存储内容包括：

• 类结构信息（字段、方法、访问修饰符等）
• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）
• 静态变量
• 类初始化信息
• JIT 编译后的代码缓存等

---

3. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

• 所属区域：方法区的一部分

• 线程共享： 是

• 内容：

  • 编译时生成的字面量（如字符串、整型常量等）
  • 符号引用（类名、方法名等）

---

4. 字符串常量池（String Constant Pool）

• 位置：

  • JDK 1.6 及以前：在永久代
  • JDK 1.7 起：转移至堆中

• 目的：避免重复创建相同字符串，提升效率与节省内存

示例

String a = "ab";
String b = "ab";
System.out.println(a == b); // true，共享常量池引用

字符串常量池为何从永久代迁移到堆？

• 永久代 GC 频率低，字符串长时间不回收。
• 堆空间更大、GC 更灵活，能提升字符串内存回收效率。

---

5. 直接内存（Direct Memory）

• 作用：通过 ByteBuffer.allocateDirect() 分配的内存，常用于性能敏感的 I/O 操作。

• 使用方式：通过 JNI 方式直接使用本地内存。

• 特点：

  • 不属于 JVM 规范定义的内存区域。
  • 不是堆内存，也不在方法区。
  • 容易出现 OOM 错误（如未手动释放）。

---

三、JVM 非共享内存区域（仅作对比）

区域	线程共享	用途
程序计数器	否	记录当前线程执行的位置（字节码行号）
虚拟机栈	否	方法调用、局部变量、操作数栈等
本地方法栈	否	执行 native 方法

---

面试高频考点总结

问题	要点
JVM 哪些区域是线程共享的？	Java 堆、方法区（元空间）、运行时常量池、字符串常量池
方法区和堆的区别？	方法区存储类结构信息，堆存储对象实例；两者都线程共享
JDK 1.7/1.8 的内存结构变化？	移除永久代，引入元空间；字符串常量池移动到堆
什么是直接内存？	不在堆、不在方法区，用 JNI 访问的本地内存
方法区中存储的内容有哪些？	类元数据、静态变量、常量池、JIT 编译代码等