Java 虚拟机内存模型详解

Java 虚拟机（JVM）内存模型是 Java 面试中的高频考点。理解 JVM 内存模型对于优化 Java 应用性能、排查内存溢出（OOM）问题至关重要。

运行时数据区域

Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。根据《Java 虚拟机规范》，这些区域可以分为以下几类：

1. 程序计数器 (Program Counter Register)

这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。它是线程私有的，生命周期与线程相同。如果线程执行的是 Java 方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是 Native 方法，计数器值为空（Undefined）。

2. Java 虚拟机栈 (Java Virtual Machine Stack)

也是线程私有的。每个方法被执行的时候，Java 虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

3. 本地方法栈 (Native Method Stack)

与虚拟机栈发挥的作用非常相似，区别是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

4. Java 堆 (Java Heap)

这是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java 堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此也被称作“GC 堆”。

5. 方法区 (Method Area)

与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。在 JDK 8 之前，HotSpot 虚拟机使用永久代（Permanent Generation）来实现方法区；JDK 8 开始，永久代被元空间（Metaspace）取代，元空间使用本地内存。

内存溢出异常

• StackOverflowError: 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度（例如无限递归）。
• OutOfMemoryError: Java 堆或方法区无法满足内存分配需求。

深入理解这些区域的作用和特性，能帮助我们更好地配置 JVM 参数（如 -Xmx, -Xms, -Xss），构建高可用、高性能的 Java 应用。