JVM内存结构-3.5

文章目录

• 前言
• 一、程序计数器
• 二、虚拟机栈
• • 1.基本概念
  • 2.栈内存溢出
• 三、本地方法栈
• 四、堆
• • 4.1 堆内存溢出
• 五、方法区
• • 5.1 方法区内存溢出
  • 5.2常量池
• 总结

前言

JVM——java程序的运行环境。在深入学习之前，先了解它内存结构。

一、程序计数器

程序计数器是 CPU 或 JVM 中用于存放下一条待执行指令地址的核心寄存器。它是线程私有的，不用考虑内存溢出。

jvm执行指令时，程序计数器会记录下条指令的计数，执行完后，解释器会读取计数器的计数，将指令翻译为机器码，传给CPU执行。

二、虚拟机栈

1.基本概念

栈-线程运行需要的内存空间。

栈帧-组成栈的单元，方法运行需要的内存空间，包括：参数，局部变量，返回地址。

活动栈帧-正在执行方法的内存空间，一个栈只有一个。

三个常见问题：

• 垃圾回收涉及栈内存？ 不会。
• 栈内存分配越大越好吗？ 不是，一些系统默认为1m，划分越大，线程运行数越少。
• 方法内局部变量是否线程安全？
• 共享变量，如static修饰的静态变量，需要考虑。如果方法内局部变量未逃离方法的作用范围，则为线程安全。反之逃离范围的需要考虑，比如返回值，作为参数传入。

2.栈内存溢出

栈帧过多会导致内存溢出。 栈帧过大也会导致内存溢出。 而在Java中报错：StackOverFlowError来表示栈内存溢出。

三、本地方法栈

本地方法栈是 JVM 运行时数据区的重要组成部分，专门支撑本地（Native）方法的执行。支撑native修饰的方法执行。

执行过程：

• 入栈：为 Native 方法创建栈帧，存储方法的局部变量、参数、返回地址等；
• 执行：通过 JNI（Java NativeInterface）调用底层操作系统 / 硬件的原生接口；
• 出栈：方法执行完毕后，释放栈帧内存，返回结果到 Java 层。

四、堆

堆是 JVM 运行时数据区中最大、最核心的一块内存区域，也是所有线程共享的内存空间，主要用于存储 Java 程序运行时创建的对象实例和数组，是垃圾回收（GC）的核心操作区域。比如：new关键字创建的对象会使用堆内存。

4.1 堆内存溢出

堆溢出本质是，对象创建速度 > GC 回收速度，或堆空间不足以容纳存活对象。两种常见堆溢出场景：内存泄漏和内存溢出。

内存泄漏，程序创建的对象不再使用，但仍被强引用持有（如静态集合、未关闭的连接），导致 GC 无法回收，堆内存被持续占用直至耗尽。

典型场景：

• 静态集合（static List/Map）无限添加对象，且永不清理；
• 线程池 / 连接池未合理配置，核心线程长期持有大对象引用；
• 监听器 / 回调函数未移除，导致对象无法被回收；
• IO 流 / 数据库连接未关闭，底层资源对象泄漏。

内存溢出，程序本身需要创建大量存活对象（如处理超大数据集），堆配置的最大内存不足以支撑业务需求，即使 GC 回收了所有无用对象，仍无法分配新内存。

典型场景：

• 加载超大文件 / 数据集到内存（如一次性读取 10GB 日志到 List）；
• 高并发场景下短时间创建大量临时对象，Minor GC来不及回收；
• JVM 参数 -Xmx 配置过小，远低于业务实际需要。

在java中报错：OutOfMemoryError: java heap space。

五、方法区

方法区是是 JVM 运行时数据区中线程共享的一块内存区域，也被称为 “永久代”（JDK 8 前）或 “元空间”（JDK 8+），核心作用是存储类的元数据、常量、静态变量等与类结构相关的信息，是类加载机制的核心载体。

JDK8前的方法区 JDK8后的方法区

5.1 方法区内存溢出

• JDK 7 及之前：异常类型为 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space（永久代溢出）；
• JDK8 及之后：异常类型为 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace（元空间溢出）；

方法区内存溢出的最常见原因：动态生成大量类

• Spring/CGLib/ASM 动态代理：如批量为类生成代理类（每个代理类都是新的 Class 对象）；
• JSP 动态编译：JSP每次修改都会重新编译为 Servlet 类，热部署频繁时类数量暴增；
• 动态字节码生成：如反射、动态代理框架（MyBatis、Hibernate）批量生成映射类。

5.2常量池

常量池：一张常量表，虚拟机指令根据这张表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息。

运行时常量池，常量池是.class文件的，当该类被加载时，其信息会加载到运行时常量池中，并将里面的符号地址变为真实地址。

总结

附上整个JVM内存结构概览。学习JVM，对学习JUC原理还是更顺畅。