理解JVM

JVM（Java 虚拟机）就像一个 "工作车间"，里面划分了不同的区域，每个区域有专门的职责。下面用生活化的例子详细解释每个区域的作用：

1. 程序计数器（Program Counter Register）

• 作用：记录当前线程正在执行的代码行号，相当于 "书签"。
• 细节：
  • 每个线程都有自己的程序计数器（线程私有），互不干扰
  • 如果执行的是 Java 方法，记录的是当前字节码指令的地址
  • 如果执行的是 native 方法（非 Java 代码），计数器值为 undefined
  • 这是 JVM 中唯一不会 OutOfMemoryError 的区域

2. 虚拟机栈（VM Stack）

• 作用：存储方法调用的临时数据，相当于 "笔记本"，记录方法执行时的变量和中间结果。
• 细节：
  • 线程私有，每个方法调用时会创建一个 "栈帧"（Stack Frame）
  • 栈帧包含：局部变量表（方法内定义的变量）、操作数栈（计算过程中临时存放数据）、方法返回地址等
  • 方法调用时入栈，执行完出栈
  • 常见问题：栈深度不够会抛出 StackOverflowError（比如递归调用太深）；栈内存不足会抛出 OutOfMemoryError

3. 本地方法栈（Native Method Stack）

• 作用：和虚拟机栈类似，但专门为 native 方法（如调用操作系统底层功能的代码）服务。
• 细节：
  • 线程私有，具体实现由虚拟机厂商决定
  • 也可能抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError

4. 堆（Heap）

• 作用：存储 Java 中所有的对象实例和数组，是 JVM 中最大的一块内存区域，相当于 "仓库"。
• 细节：
  • 所有线程共享，是垃圾回收（GC）的主要区域
  • JDK 8 之后，字符串常量池也移到了堆中
  • 堆内存不足时会抛出 OutOfMemoryError
  • 现代 JVM 会把堆进一步细分：
    • 新生代（Young Generation）：新创建的对象先放这里，分为 Eden 区和两个 Survivor 区（From 和 To）
    • 老年代（Old Generation）：存活时间长的对象会移到这里
    • 元空间（Metaspace，JDK 8 之后）：替代永久代，存储类信息等（见下面说明）

5. 方法区（Method Area）

• 作用：存储类的元信息（如类结构、字段、方法、常量等），相当于 "档案库"。
• 细节：
  • 所有线程共享，JDK 8 之前叫 "永久代"，JDK 8 之后改名为 "元空间"（Metaspace）
  • 存储内容包括：类的字节码、静态变量、常量池（如字符串常量）、方法信息等
  • 元空间和永久代的区别：元空间使用本地内存，而不是 JVM 内存，默认情况下理论上受限于系统内存
  • 内存不足时会抛出 OutOfMemoryError

6. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

• 作用：存储编译期生成的各种字面量和符号引用，相当于 "字典"。
• 细节：
  • 是方法区的一部分
  • 包含：字符串常量（如 "abc"）、数字常量（如 123）、类和方法的引用等
  • 具有动态性，运行时也能新增常量（如 String.intern () 方法）

总结记忆法

• 线程私有区（每个线程单独拥有）：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
• 线程共享区（所有线程共用）：堆、方法区（元空间）、运行时常量池

可以把 JVM 想象成一个公司：

• 程序计数器 = 员工的工作进度表
• 虚拟机栈 = 员工的工作台（临时放正在处理的文件）
• 本地方法栈 = 外包团队的工作台
• 堆 = 公司的仓库（放所有货物）
• 方法区 = 公司的档案库（存规章制度、人员结构）
• 运行时常量池 = 档案库中的字典（快速查询常用信息）

这样每个区域的职责和特点就比较清晰了～