当前位置：首页 > article >正文

JVM内存结构详解

article 2025/1/2 21:38:04

一、堆（Heap）

二、方法区（Method Area）

三、虚拟机栈（VM Stack）

四、程序计数器（Program Counter Register）

五、本地方法栈（Native Method Stack）

六、直接内存（Direct Memory）

JVM（Java Virtual Machine，Java虚拟机）内存结构指的是JVM运行时数据区结构，它主要包含以下几个部分：

概述：堆是JVM中最大的一块内存区域，用于存放对象实例和数组，是垃圾收集器管理的主要区域。
特点：
- 所有线程共享。
- 在JVM启动时创建。
- 可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上是连续的即可。
细分：堆被划分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation），在JDK 8及以前，还有永久代（PermGen space），但在JDK 8中被元空间（Metaspace）所替代。
- 年轻代：包括Eden区和两个Survivor区（通常称为S0和S1）。大部分对象在年轻代中分配，其中许多对象很快变得不可达并被回收。年轻代的设计目标是尽可能地减少对象的存活时间，以便更快地回收内存。
- 老年代：存放生命周期长的对象。当年轻代中的对象经过多次GC（垃圾收集）后仍然存活，它们会被移动到老年代。
垃圾收集：堆是垃圾收集器的主要工作区域。当堆中没有足够的内存空间来完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

概述：方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
特点：
- 线程共享。
- 在JDK 8之前，方法区被称为永久代（PermGen space），但在JDK 8及之后，它被移到了本地内存中，并被称为元空间（Metaspace）。
运行时常量池：运行时常量池是方法区的一部分，用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用。它具有动态性，可以在运行期间将新的常量放入池中。

概述：虚拟机栈是描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
特点：
- 线程私有。
- 生命周期与线程相同。
- 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，会抛出StackOverflowError异常。
- 如果虚拟机栈可以动态扩展，但扩展时无法申请到足够的内存，会抛出OutOfMemoryError异常。

概述：程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
特点：
- 线程私有。
- 生命周期与线程相同。
- 是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
- 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（undefined）。

概述：直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中的内存区域，但它被频繁地使用。它通常通过本地方法接口（JNI）或Java NIO类来实现对堆外内存的访问。
特点：
- 不受Java堆大小的限制，但受本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。
- 如果配置不当，可能导致OutOfMemoryError异常。

综上所述，JVM内存结构是一个复杂而精细的系统，各个部分相互协作，共同支持Java程序的运行。了解JVM内存结构有助于更好地进行性能调优和故障排查。