JVM 内存模型（JDK8+）
1. 内存模型结构图解
JVM 内存模型（JDK 8+）
├── **线程私有区**
│ ├── 程序计数器（Program Counter Register）
│ ├── 虚拟机栈（VM Stack）
│ │ └── 栈帧（局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口）
│ └── 本地方法栈（Native Method Stack）
└── **线程共享区** ├── 堆（Heap） │ ├── 年轻代（Eden、Survivor S0/S1）│ └── 老年代（Old Generation）└── 元空间（Metaspace）
2. 各区域功能与代码示例
2.1 虚拟机栈（VM Stack）
功能：存储方法调用的栈帧，每个栈帧对应一个方法的执行状态。
代码示例：
public class StackExample {public static void main(String[] args) {int a = 1; // 局部变量a存入局部变量表int b = a + 2; // 操作数栈 压入a和2，执行加法后存入brecursiveMethod(10000); // 递归过深触发StackOverflowError}public static void recursiveMethod(int n) {if (n <= 0) return;recursiveMethod(n - 1); // 栈帧持续入栈，超出栈容量时溢出}
}
- 溢出场景：递归深度过大或局部变量占用过高。
- 参数调优：
-Xss256k # 设置线程栈大小为256KB（默认1MB）
2.2 堆（Heap）
功能：存储所有对象实例和数组对象。这是 JVM 中最大的一块内存区域。
代码示例：
public class HeapExample {public static void main(String[] args) {Object obj1 = new Object(); // 对象分配在堆的Eden区Object obj2 = new Object();obj1 = null; // obj1引用断开，对象成为垃圾待回收System.gc(); // 触发Minor GC，存活对象晋升至Survivor区}
}
- 堆内存划分：
- 年轻代：新对象优先分配在 Eden 区，存活对象经 Minor GC 后进入 Survivor 区。
- 老年代：长期存活对象或大对象直接进入老年代（如
new byte[10MB]）。
- 参数调优：
-Xms512m -Xmx2g # 设置堆初始大小512MB，最大2GB
2.3 元空间（Metaspace）
功能：存储类的元数据，如类结构信息（字段、方法、构造器）、常量池（Constant Pool）、静态变量（static 修饰的变量）以及 JIT 编译后的代码缓存。
代码示例：
public class MetaspaceExample {static final String CONSTANT = "JVM"; // 常量存入运行时常量池static String staticVar = "Static"; // 静态变量存储于元空间public static void main(String[] args) {Class<?> clazz = MetaspaceExample.class; // 类元数据加载到元空间}
}
- 参数调优：
-XX:MaxMetaspaceSize=256m # 限制元空间最大容量为256MB
2.4 程序计数器（Program Counter Register）
功能：记录当前线程执行的字节码指令地址（Native 方法执行时为空）。
代码示例：
public class CounterExample {public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10; i++) {// 程序计数器记录循环指令地址System.out.println(i);}}).start();}
}
2.5 本地方法栈（Native Method Stack）
功能：支持 JNI（Java Native Interface）方法的调用。
代码示例：
public class NativeExample {public native void nativeMethod(); // JNI方法调用使用本地方法栈static {System.loadLibrary("NativeLib");}
}
3. 内存交互与线程安全示例
多线程共享堆内存问题：
public class ThreadSafeExample {static int count = 0; // 静态变量存储于元空间，线程共享public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {count++; // 非原子操作：读取→修改→写入}});Thread t2 = new Thread(() -> {for (int i = 0; i < 10000; i++) {count--;}});t1.start();t2.start();t1.join();t2.join();System.out.println(count); // 结果可能非0（指令交错执行）}
}
- 解决方案：
- 使用
synchronized同步代码块。 - 使用
AtomicInteger替代int。
- 使用
4. 总结
- 线程私有区：
- 虚拟机栈管理方法调用栈帧，程序计数器记录指令地址。
- 本地方法栈支持 JNI 方法调用。
- 线程共享区：
- 堆存储对象实例，元空间存储类元数据（JDK 8+）。
- 参数调优：
- 堆大小（
-Xms、-Xmx）、线程栈大小（-Xss）、元空间限制（-XX:MaxMetaspaceSize）。
- 堆大小（
- 线程安全：共享数据需同步或使用原子类。
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