🧠 前言

JVM 内存结构（JVM Memory Structure） 和 Java 内存模型（Java Memory Model, JMM） 是两个不同的概念，但经常被混淆。

JVM 内存结构：指的是 JVM 在运行时，其内部的数据存储区域是如何划分的（如堆、栈、方法区等）。这是本文的重点。
Java 内存模型：是一种并发编程规范，它定义了多线程之间如何通过内存交互、可见性、原子性和有序性问题。

☕ JVM 内存结构（运行时数据区）

JVM 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》，JVM 内存结构如下图所示：

1️⃣ 程序计数器（Program Counter Register）

定义：
一块较小的内存空间，记录当前线程所执行的字节码行号。

作用：

字节码解释器通过它控制代码执行顺序（顺序、跳转、异常处理等）。
多线程切换时，每个线程都依赖它恢复执行位置。

特点：

线程私有
唯一一个不会发生 OutOfMemoryError 的区域

2️⃣ Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

定义：
描述 Java 方法执行的内存模型，每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）。

栈帧结构：

局部变量表
操作数栈
动态链接
方法出口

特点：

线程私有
生命周期与线程相同

异常：

StackOverflowError：递归太深
OutOfMemoryError：栈扩展时内存不足

💡 本地方法栈

与虚拟机栈作用类似，但为 Native 方法 服务。
HotSpot 虚拟机中，二者常合并实现。

3️⃣ Java 堆（Heap）

定义：
JVM 内存中最大的一块区域，存放对象实例与数组，所有线程共享。

作用：
是**垃圾收集器（GC）**管理的主要区域，也叫 GC 堆。

内部分区（分代收集理论）：

新生代（Young Generation）
- Eden 区
- Survivor 0（From Survivor）
- Survivor 1（To Survivor）
老年代（Old Generation）：经历多次 GC 后仍存活的对象。
元空间（Metaspace）：方法区的实现（JDK 8 起使用本地内存）。

异常：

OutOfMemoryError：对象无法分配且堆无法扩展。

4️⃣ 方法区（Method Area）

定义：
存储类信息、常量、静态变量、JIT 编译代码等。可视为“类的元数据仓库”。

特点：

线程共享
又称 “非堆（Non-Heap）”
内存不足会抛出 OutOfMemoryError

⚙️ 实现演进

JDK 版本	方法区实现	特点
JDK 7 及之前	永久代（PermGen）	容量固定，易 OOM
JDK 8 及之后	元空间（Metaspace）	使用本地内存，更灵活，避免 PermGen OOM

5️⃣ 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

定义：
属于方法区的一部分，用于存放字面量（Literal）和符号引用（Symbolic Reference）。

内容包括：

字面量：字符串、final 常量值
符号引用：类名、方法名、字段描述符

特点：

具备动态性，可运行时新增常量（如 String.intern()）
可能抛出 OutOfMemoryError

⚡ 直接内存（Direct Memory）

定义：
非 JVM 管理内存，由 java.nio 包通过本地函数库直接分配。

作用：
避免在堆和本地内存间复制，提高 I/O 性能。
通过 DirectByteBuffer 访问。

特点：

不受堆大小限制，但受物理内存约束
同样可能 OutOfMemoryError

🧩 内存区域对比表

区域	线程共享	存储内容	可能错误
程序计数器	否	当前线程执行位置	无
虚拟机栈	否	局部变量表、操作数栈	SOF / OOM
本地方法栈	否	Native 方法栈帧	SOF / OOM
Java 堆	是	对象实例、数组	OOM
方法区	是	类信息、常量、静态变量	OOM
运行时常量池	是	字面量、符号引用	OOM
直接内存	否	NIO 堆外缓冲区	OOM

✅ 总结

理解 JVM 内存结构的划分与特性，是搞清楚：

对象分配与回收（GC 调优）
内存泄漏与溢出定位
线程执行机制的基础。

一句话总结：

堆养对象，栈管执行，方法区存类信息，直接内存搞高性能。