JVM有哪些内存区域？经典面试题你会吗？

旧城等待， 2024-03-16 09:43 95阅读 0赞

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**目录**

一、JVM有哪些内存区域？

二、程序计数器

三、Java虚拟机栈

四、本地方法栈

五、Java堆

六、方法区

七、运行时常量池

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## 一、JVM有哪些内存区域？ ##

JVM有以下几个内存区域：

1.  程序计数器（Program Counter Register）：用于当前线程执行的字节码指令地址计数，如果执行的是Java方法，则指向当前正在执行的指令地址；如果执行的是native方法，则计数器的值为空。
2.  Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储Java方法执行时的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储这些信息。当方法调用结束时，对应的栈帧也会被弹出。
3.  本地方法栈（Native Method Stack）：与Java虚拟机栈类似，用于存储native方法执行时的数据和信息。
4.  Java堆（Java Heap）：用于存储对象实例以及数组。Java堆是所有线程共享的内存区域，且在JVM启动时即被初始化。
5.  方法区（Method Area）：用于存储已经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。
6.  运行时常量池（Runtime Constant Pool）：是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，包括类、方法、字段名称等。

除了以上6个内存区域外，JDK1.8中还引入了元空间（Metaspace）用于替代方法区。

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## 二、程序计数器 ##

程序计数器是一块较小的内存区域，它可以看作是当前线程所执行字节码的行号指示器。每个线程都有一个独立的程序计数器，用于记录当前线程所执行的字节码的地址或索引。在Java虚拟机中，由于线程切换时需要保证各个线程之间的数据隔离，因此每个线程都需要独立地维护自己的程序计数器。程序计数器是Java虚拟机规范中唯一一个不会导致OutOfMemoryError异常的区域。程序计数器的作用主要有两个：一是用于支持Java虚拟机的多线程操作，二是用于实现字节码的跳转、循环、异常处理等功能。

## 三、Java虚拟机栈 ##

Java虚拟机栈是一块与线程关联的内存区域，用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个线程在执行一个方法时，都会为该方法分配一个栈帧，并将栈帧压入到该线程对应的Java虚拟机栈中。栈帧中包含了该方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。当该方法调用完毕后，相应的栈帧也会随之被销毁。Java虚拟机栈可以通过-Xss参数来设置最大深度，如果栈空间不足，就会抛出StackOverflowError异常；如果无法申请到足够的内存空间，就会抛出OutOfMemoryError异常。

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## 四、本地方法栈 ##

JVM中的本地方法栈是用来支持native方法（即非Java语言实现的方法，如C、C++等）的执行。本地方法栈类似于Java虚拟机栈，但它所存储的内容却与Java虚拟机栈不同，主要是栈帧中局部变量表、操作数栈、动态链接以及出口等信息。在调用native方法时，会创建新的栈帧并将参数传递到该栈帧中，然后再调用本地方法。当本地方法执行完毕后，其返回值会被压入本地方法栈的栈顶，并且相应的栈帧也会被销毁。

需要注意的是，如果本地方法所需的内存空间超过了本地方法栈的大小，则会抛出StackOverflowError异常。在JVM规范中，并没有对本地方法栈的大小进行严格的规定，这通常由具体的JVM实现来决定。因此，在编写native方法时，需要特别注意其内存使用情况，以避免出现栈溢出等问题。

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## 五、Java堆 ##

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机中最大的一块内存区域，主要用于存储对象实例以及数组。Java堆在虚拟机启动时即被创建，它也是所有线程共享的一块内存区域。Java堆可以细分为新生代和老年代，以及永久代（或元数据区）。

新生代通常较小，用于存放新创建的对象。新生代又由一个较大的Eden空间和两个较小的Survivor空间组成。当Eden空间满时，会触发Minor GC，将存活的对象复制到其中一个Survivor空间，同时清空Eden空间。多次Minor GC后，仍然存活的对象会被移到老年代中。

老年代通常较大，用于存放长时间存活的对象。当老年代空间不足时，会触发Major GC或Full GC，对整个堆进行垃圾回收。

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## 六、方法区 ##

法区（Method Area）是Java虚拟机规范中定义的一块内存区域，用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。方法区属于堆的逻辑部分，也被称为“永久代”或“非堆区”，实际上它并不在Java虚拟机规范中定义的运行时数据区域之内。

方法区主要有以下几个特点：

1.  线程共享：方法区是所有线程共享的一块内存区域，所有线程在执行Java程序时都可以访问方法区中的数据。
2.  永久保存：方法区中的数据会一直保存到程序结束，或者虚拟机退出时才会被释放。
3.  逻辑上连续：尽管方法区在物理上可以不连续，但是从逻辑上看，方法区仍然被视为是一个连续的内存区域。
4.  垃圾回收：由于方法区中存储的是不可变的数据，因此垃圾回收只针对运行时常量池进行。

需要注意的是，在JDK8及以后版本中，方法区已经被彻底移除，取而代之的是Metaspace（元空间）。Metaspace同样属于堆的逻辑部分，用于存储类信息、常量、静态变量等数据。与方法区不同的是，Metaspace可以根据需要动态调整大小，并且可以通过JVM启动参数进行配置。

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## 七、运行时常量池 ##

运行时常量池是Java虚拟机规范中定义的一块内存区域，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，以及运行时生成的字符串常量。运行时常量池是方法区（即非堆区）的一部分。在编译Java程序时，所有的字面量和符号引用都会被编译器放到一个叫做Class文件的二进制文件中，这个文件包含了类的信息、方法信息、常量池等。在Java虚拟机加载Class文件时，会将其中的常量池内容复制到运行时常量池中。运行时常量池可以通过字节码指令ldc来访问，例如：ldc "hello world"。在执行这条指令时，Java虚拟机会从运行时常量池中查找字符串"hello world"并将其压入操作数栈中。

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