‌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b‌
        recursiveMethod(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。

‌4. 总结‌

1. ‌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‌。
2. ‌线程共享区‌：
   • 堆存储对象实例，元空间存储类元数据（JDK 8+）‌。
3. ‌参数调优‌：
   • 堆大小（-Xms、-Xmx）、线程栈大小（-Xss）、元空间限制（-XX:MaxMetaspaceSize）‌。
4. ‌线程安全‌：共享数据需同步或使用原子类‌。