JVM内存模型（JMM）

news2025/1/10 20:50:58

一、运行时数据区域划分

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二、线程私有的

1、程序计数器

2、虚拟机栈（VM Stack）

3、本地方法栈

三、线程公有的

1、堆

2、元空间

Java程序把内存控制权利交给JVM虚拟机，一旦出现内存泄漏和溢出方法的问题，如果不了解虚拟机是怎样使用内存的，那么排查错误将会是一个非常艰巨的任务，所以我们就需要来了解一下JVM内存模型。

一、运行时数据区域划分

JVM虚拟机在执行Java程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域，JDK1.8前和JDK1.8后又有不同的划分

如图所示JDK1.8之前分为：

线程共享（Heap堆区、Method Area方法区）；
线程私有（虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器）

如图所示为JDK1.8之后：

线程共享（Heap堆区、MetaSpace元空间）
线程私有（虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器）

二、线程私有的

1、程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器

程序计数器的作用：

字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
在多线程的情况下，程序计数器用于记录当前线程执行的位置，从而当线程被切换回来的时候，能够知道当前线程的运行位置。

注意：程序计数器是唯一一个不会出现OutOfMemoryError 的内存区域，它随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。

2、虚拟机栈（VM Stack）

它的生命周期和线程相同，用于描述Java方法执行时的内存模型，每次方法调用的数据都是通过栈传递的

JMM内存区域可以粗略的区分为堆内存和栈内存。其中栈就是VM Stack虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。

Java虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。

每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入 VM Stack 虚拟机栈，每一个方法调用结束后，代表该方法的栈帧会从VM Stack 虚拟机栈中弹出来

在活动线程中，只有位于栈顶的帧才是有效的，称为当前活动栈帧，代表正在执行的当前方法。

在JVM执行引擎运行时，所有指令都只能针对当前活动栈帧进行操作。虚拟机栈通过 pop和 push的方式，对每个方法对应的活动栈帧进行运算处理，方法正常执行结束，肯定会跳转到另一个栈帧上。

Java方法有两种返回方式，不管哪种返回方式都会导致当前活动栈帧被弹出

return 语句
抛出异常

Java虚拟机栈会出现两种错误：StackOverFlowError和OutOfMemoryError

StackOverFlowError：当线程请求栈的深度超过 JVM虚拟机栈的最大深度的时候，就抛出 StackOverFlowError 错误。
OutOfMemoryError： JVM的内存大小可以动态扩展，如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

3、本地方法栈

native关键字修饰的本地方法被执行的时候，在本地方法栈中也会创建一个栈帧，用于存放该native本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。方法执行完毕后，相应的栈帧也会出栈并释放内存空间。也会出现 StackOverFlowError和 OutOfMemoryError两种错误。

三、线程公有的

1、堆

Heap堆是JVM 所管理的内存中最大的一块区域，被所有线程共享的一块内存区域。堆区中存放对象实例，“几乎”所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。

堆区又可以划分为新生代和老年代。目的是更好的回收内存，或者更快的分配内存。

堆的默认空间分配.jpeg

因为新生代是由 Eden + s0 + s1 组成的，所以按照上述默认比例，如果 Eden 区内存大小是 40M，那么两个 Survivor 区就是 5M，整个新生代区就是 50M，然后可以算出老年代Old 区内存大小是 100M，堆区总大小就是 150M。

创建对象的内存分配

创建一个新对象，在堆中的分配内存。

大部分情况下，对象会在 Eden 区生成，当 Eden 区装填满的时候，会触发 Young Garbage Collection，即 YGC垃圾回收的时候，在 Eden 区实现清除策略，没有被引用的对象则直接回收。

依然存活的对象会被移送到 Survivor 区。Survivor 区分为 s0 和 s1 两块内存区域。每次 YGC的时候，它们将存活的对象复制到未使用的Survivor 空间（s0 或 s1），然后将当前正在使用的空间完全清除，交换两块空间的使用状态。每次交换时，对象的年龄会加+1。

如果 YGC 要移送的对象大于 Survivor 区容量的上限，则直接移交给老年代。一个对象也不可能永远呆在新生代，在 JVM 中一个对象从新生代晋升到老年代的阈值默认值是 15，可以在 Survivor区交换 14 次之后，晋升至老年代。

堆区最容易出现的就是 OutOfMemoryError错误，这种错误的表现形式会有以下两种：

OutOfMemoryError: GC Overhead Limit Exceeded ：当 JVM花太多时间执行垃圾回收，并且只能回收很少的堆空间时，就会发生此错误。
OutOfMemoryError: Java heap space：假如在创建新的对象时, 堆内存中的空间不足以存放新创建的对象, 就会引发此错误。