高频面试题-请聊一下JVM的内存结构！头发多的人一般都回答不上

Posted 2021-07-14 king哥Java架构

前言

凡是三年以上开发经验的人，都会在简历上写上这么一句话，了解/熟悉JVM（内存结构），对垃圾回收机制有一定的理解。

但是往往大部分人是一问三不知的，或者是没准备充分，又或者是根本就是瞎编，最起码背一下概念，说不准面试官也不会呢。

接下来的文章会围绕着JVM、JMM、垃圾回收算法、垃圾回收器、如何调优几个方面的知识来聊一下。

万里长征走出第一步。

今天我们就来看一下JVM的内存结构，虽然是概念性的知识；但凭借着理论知识，结合日常的开发工作，日积月累下来，对平时的编程影响甚广。

我这里是以JDK8为例，描述一下JVM的内存结构，如果想要了解更多更全面的知识，其实买本书看会更有效果，《深入理解Java虚拟机》。

画了一张图，先看一下！

整体来说，可以分为线程私有、线程共享两种类型，下面来看一下吧！

线程私有

程序计数器（Program Counter Register）

线程执行的字节码行号指示器，通过改变计数器的值来选取下一条要执行的字节码指令，只为Java方法计数。

因为每个线程有自己独立的行号，由于程序计数器所占内存小之又小，所以每个线程使用独立计数器来处理是说得通的，这样并不会造成什么压力，反而因为每个线程都私有一个计数器而快很多。

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这也就是程序技术器是线程私有的原因。

虚拟机栈 （Stack）（特性：后进先出）

Java方法执行时的内存模型，包含着诸多个栈帧。

栈帧是方法运行期间中的基础数据结构，每个栈帧中主要包含了局部变量、操作数栈、动态连接、返回地址等等。

虚拟机栈中存储了线程中执行方法的栈帧，只有当方法执行完毕后，栈帧才会被销毁。

这里还有一个比较重要，而且问的比较频繁的一个知识点：如何引起StackOverflowError、OutOfMemoryError异常，为什么？

这个问题我们在之后的文章中会加以讲解，大家也可以自行去研究一下。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈的功能类似，虚拟机栈是为Java方法提供服务，而本地方法栈是为Native方法服务。

线程共享

元空间（MetaSpace）

用于存储被加载的类信息、常量、静态变量等等数据。

在JDK1.8之前，这些数据存储于方法区，也就是我们常说的永久代（PermGen）。

不同于永久代占用Java虚拟机内存，元空间是直接使用本地内存存储。

更换成元空间的好处很多，比如：

1. 字符串常量池存放在永久代中的时候，容易出现内存溢出、性能问题。

2. 类信息的大小难以确定，因为永久代使用的是Java虚拟机内存，所以指定永久代内存时会有一定的难度。

3. 在《深入理解Java虚拟机》一书中提到过，其他虚拟机（如：JRockit、IBM J9）等，都没有永久代。这也就说明了Java虚拟机(HotSpot)无法与其他的虚拟机进行集成搭配；当使用了元空间后，这个问题就迎刃而解了。

堆 （Heap）

Java堆是所有线程共享的一块内存区域，也是Java虚拟机中所管理的最大的一块内存。

其中存储着几乎所有的对象实例，同时我们之后要说的垃圾回收机制，也是针对堆来说的，因为堆是垃圾收集器管理的主要区域。

如果根据垃圾回收集器的角度来看，堆还能分为新生代（Eden、From Survivor、To Survivor）、老年代。

这个我会在之后垃圾回收的文章里面仔细说一下，大家也可以自行查阅书籍。

最后

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