JVM整体架构

JVM（Java Virtual Machine）是Java程序运行的核心环境，主要由以下几个部分组成：

1. 程序计数器（Program Counter）

• 特点：线程私有，每个线程都有独立的程序计数器
• 作用：记录当前线程正在执行的字节码指令地址（行号）
• 重要性：支持线程切换和恢复，确保程序能够正确执行

2. 虚拟机栈（JVM Stack）

• 特点：线程私有，采用先进后出（LIFO）的数据结构
• 组成：由多个栈帧组成，每个方法调用创建一个栈帧
• 栈帧内容：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址

虚拟机栈常见问题

垃圾回收是否涉及栈内存？
不涉及。垃圾回收主要针对堆内存，栈帧在方法执行完毕后自动弹出释放内存。

栈内存分配越大越好吗？
不是。默认栈内存通常为1024KB，过大会导致可创建的线程数减少。例如：512MB总内存，1024KB栈大小可创建512个线程，改为2048KB则只能创建256个线程。

方法内的局部变量是否线程安全？

• 如果局部变量没有逃离方法作用范围，则线程安全
• 如果局部变量引用了对象并逃离方法作用范围，需要考虑线程安全问题

栈内存溢出情况

• 栈帧过多导致溢出（典型：无限递归调用）
• 单个栈帧过大导致溢出

3. 堆内存（Heap）

• 特点：线程共享区域，JVM中最大的内存区域
• 作用：存储对象实例和数组
• 异常：当堆内存不足时抛出OutOfMemoryError异常
• 分代结构：通常分为年轻代（Eden、Survivor）和老年代

4. 方法区（Method Area）

• 特点：线程共享的内存区域
• 存储内容：类信息、运行时常量池、静态变量、编译后的代码
• 生命周期：虚拟机启动时创建，关闭时释放
• 异常：内存不足时抛出OutOfMemoryError: Metaspace

JDK版本差异

JDK 1.7 vs 1.8的重要变化：

• JDK 1.7：存在永久代（PermGen），存储类信息、静态变量、常量等
• JDK 1.8：移除永久代，改为元空间（Metaspace），使用本地内存，有效防止内存溢出
  

5. 直接内存（Direct Memory）

• 特点：不属于JVM内存结构，不由JVM管理
• 本质：使用系统内存，常见于NIO操作
• 特性：分配回收成本较高，但读写性能优秀
• 用途：主要用作数据缓冲区
  

内存管理要点

垃圾回收机制

• 主要针对堆内存进行回收
• 栈内存随方法调用结束自动释放
• 方法区在JDK 1.8后使用元空间，减少OOM风险

线程安全考虑

• 程序计数器、虚拟机栈：线程私有，天然线程安全
• 堆内存、方法区：线程共享，需要考虑并发访问问题
• 直接内存：需要程序员手动管理，注意内存泄漏

面试重点

1. 内存区域划分：能清楚说明各个内存区域的作用和特点
2. 线程安全性：理解哪些区域是线程私有的，哪些是共享的
3. 内存溢出：了解各种OutOfMemoryError的产生原因和解决方案
4. JDK版本差异：特别是永久代到元空间的变化
5. 性能调优：理解不同内存区域对性能的影响

补充知识点

常见JVM参数

• -Xms：初始堆大小
• -Xmx：最大堆大小
• -Xss：栈大小
• -XX:MetaspaceSize：元空间初始大小
• -XX:MaxMetaspaceSize：元空间最大大小

内存泄漏常见场景

• 长生命周期对象持有短生命周期对象的引用
• 静态集合类引用大量对象
• 监听器和回调函数未正确移除
• 线程池中的线程未正确关闭