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JVM内存模型原理_JVM内存模型底层工作原理剖析

月夜之吻

月夜之吻

发布时间:2026-01-21 17:15:21

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来源于php中文网

原创

JVM内存模型是规范定义的抽象运行时结构,含堆(存对象、受-Xmx控制)、元空间(存类元数据、用本地内存)、栈(线程私有、存引用)、PC寄存器(唯永不OOM区域)等五部分。

jvm内存模型原理_jvm内存模型底层工作原理剖析

JVM内存模型不是一套固定不变的物理内存布局,而是由Java虚拟机规范定义的一套抽象运行时结构——它决定了程序如何分配、访问和回收内存,直接决定你写的代码在多线程下是否安全、堆溢出时该调哪个参数、甚至OutOfMemoryError抛在哪一块。

堆 vs 方法区:对象和类元数据到底存在哪?

很多人以为“new出来的对象都在堆里”就完事了,其实漏掉了关键边界:从JDK 8起,方法区的实现已从永久代(PermGen)彻底替换为元空间(Metaspace),而元空间默认使用本地内存(即操作系统直接管理的内存),不再受-Xmx限制。

  • 堆(Heap):所有线程共享,存放实例对象、数组;受-Xms/-Xmx控制;GC主要战场
  • 元空间(Metaspace):存放类的元信息(类名、字段、方法字节码、常量池等),但字符串常量池静态变量引用的对象仍在堆中(JDK 7+已移出方法区)
  • 误配风险:若频繁动态生成类(如Spring Boot + CGLIB代理、热部署场景),只调大堆却忽略-XX:MaxMetaspaceSize,会触发java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

帧怎么压、怎么弹?局部变量表真能存对象吗?

Java虚拟机栈是线程私有的,每个方法调用对应一个栈帧(Stack Frame)。栈帧里最常被误解的是局部变量表——它存的从来不是对象本身,而是对象引用(reference),真正的对象一定在堆中。

Thiings
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  • 栈帧生命周期 = 方法调用周期:入栈 → 执行 → 出栈;方法递归过深直接触发StackOverflowError
  • 局部变量表大小在编译期就确定(javap -v可查LocalVariableTable),不随运行时变化
  • 常见错觉:“String s = "abc";” 中的"abc"存在栈里?错。字面量"abc"在字符串常量池(堆中),s只是栈上一个4/8字节的引用

程序计数器为什么永不OOM?它到底记什么?

程序计数器(PC Register)是JVM内存区域中唯一一个规范明确禁止抛出OutOfMemoryError的区域,原因很简单:它只存一个地址值,且每个线程独占一份,内存开销恒定在几个字节。

  • 记的是当前线程正在执行的字节码指令地址(比如0x00000001),不是Java源码行号(那是调试信息,存在LineNumberTable中)
  • 如果线程正在执行native方法,PC值为undefined,此时不参与任何字节码调度
  • 真实作用:支撑线程切换后的“断点续执行”——没有它,多线程根本无法正确恢复上下文

真正难的从来不是记住五块区域叫什么,而是当Full GC频繁时,你能立刻判断是老年代碎片化、元空间泄漏,还是字符串常量池堆积;当StackOverflowError出现,你要分清是递归失控,还是Lambda闭包意外捕获了大对象导致栈帧膨胀。这些都藏在内存模型的分工细节里,而不是示意图的方框位置中。

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