JVM 内存模型

1 什么是 JVM 内存模型

JVM 需要使用计算机的内存，Java 程序运行中所处理的对象或者算法都会使用 JVM 的内

存空间，JVM 将内存区划分为 5 块，这样的结构称之为 JVM 内存模型。

2 JVM 为什么进行内存区域划分

随着对象数量的增加， JVM 内存使用率也在增加，如果 JVM 内存使用率达到 100%，

则无法继续运行程序。为了让 JVM 内存可以被重复使用，我们需要进行垃圾回收。为了提

高垃圾回收的效率，JVM 将内存区域进行了划分。

3 JVM 内存划分

JVM 按照线程是否共享将内存首先分成两大类。

线程独享区

只有当前线程能访问数据的区域，线程之间不能共享；

线程独享区随线程的创建而创建，随线程的销毁而被回收。

线程共享区

所有线程都可以访问的区域，

当线程被销毁的时候，共享区的数据不会立即回收，需要等待达到垃圾回收的阈（yu）

值之后才会进行回收。

4 程序计数器

程序计数器会记录当前线程要执行指令的内存地址，只占用一小部分内存区域，只记录一个

地址，所以我们认为程序计数器是不会出现内存溢出问题的分区。

5 本地方法栈

Java 中有些代码的实现是依赖于其他非 Java 语言的（C++）， 本地方法栈存储的是 维护

非 Java 语句执行过程中产生的数据，一般我们认为本地方法栈不会出现内存的问题。

6 虚拟机栈

6.1 虚拟机栈的作用

存放当前线程中所声明的变量，包括基本数据类型的数据和引用数据类型的引用。

基本数据类型和引用数据类型划分的标准：

1.基本数据类型：

变量在声明的时候，能够确认占用内存的大小。

2.引用数据类型：

变量在声明的时候，不能确认占用内存的大小。

引用数据类型将值的引用存放到虚拟机栈中，而对象存放在堆内存中，引用数据类型占用 4

个字节存放地址。

6.2 栈帧

每一个线程都会对应一个虚拟机栈，线程中的每个方法都会创建一个栈帧，存放本次方法执

行过程中所需要的所有数据。

如果我们一个线程中有多个方法的嵌套调用，虚拟机栈会对栈帧进行压栈和出栈操作。正在

执行的方法一定在栈顶，我们只能获取栈顶的栈帧，栈帧在虚拟机栈中先进后出。

6.3 栈帧的数据结构

局部变量

存放当前方法的局部变量，基本数据类型存值，引用数据类型存堆内存地址。

操作数栈

对方法中的变量提供计算的区域。

常量数据的引用

常量数据会存放到方法区的常量池中，不管是基本数据类型还是引用数据类型都会存放常量池的地址。

方法返回值的地址

方法返回数据会存到计算机内存的寄存器中。

6.4 虚拟机栈溢出异常

由于栈帧调用的深度太深，会出现 虚拟机栈溢出异常（SOF 异常）。 一般手动方法的调用

是不会出现这个异常的，如果出现这个异常 ，99%是由于递归。

可以通过修改虚拟机栈的内存大小设置栈帧的最大深度，指令为：

9 -Xss 虚拟机栈内存大小

一般栈帧深度达到 3000~5000 即可

太小：虚拟机栈容易溢出。

太大：每个线程占据的内存过大，影响线程数量。

7 方法区

在 java8 之后，我们把方法区称之为元空间（MetaSpace），方法区在逻辑上属于堆

的一部分，但一些具体机制和堆有所区别，如：一些 JVM 的方法区是可以不进行垃圾回收

的，关闭 JVM 时才会释放方法区内存。所以方法区还有一个别名叫非堆，目的是和堆分开。

方法区会存储类信息、静态变量、常量（JDK8 之后不存放字符串常量）、本地机器指令。

如果加载大量 class 文件，也会造成方法区内存溢出，如一个 tomcat 运行 20~30 个项目。