第二大脑

主题

2026-08-24
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4.6m

概念卡片：JVM 内存区域与对象模型 ​

一句话机制 ​

JVM 把内存划成「线程私有的程序计数器/虚拟机栈/本地方法栈」+「线程共享的堆/方法区」五大运行时数据区；对象在堆上按「对象头 + 实例数据 + 对齐填充」三段式布局，通过栈上的 reference 访问。 内存问题（OOM/内存泄漏）排查的前提，是搞清楚每块区域存什么、何时 OOM。

运行时数据区（核心不变量） ​

区域线程职责关键点
程序计数器私有记录当前字节码指令地址唯一不 OOM；Native 方法时为 Undefined
虚拟机栈私有方法调用的栈帧StackOverflowError（深度超限）/ OOM（扩不动）
本地方法栈私有native 方法同上；C 实现
堆共享对象实例 + 数组GC 主战场；-Xms/-Xmx 调控
方法区共享类型信息/常量/静态变量/JIT 代码JDK8 后 = 元空间（本地内存）

栈帧五件套 ​

每次方法调用压入一个栈帧，含：局部变量表（存方法参数+局部变量，基本单位是 Slot）、操作数栈（字节码执行的中转站）、动态链接（符号引用→直接引用）、方法返回地址、附加信息。

Slot 不变量：32 位以内类型占 1 槽，long/double 占 2 槽；实例方法/构造方法的 this 固定占 index 0；槽位在变量出了作用域后可被复用（省内存）。

java
public void test2(Date dateP, String name2) {
    double weight = 130.5;   // long/double 占两个 slot
    char gender = '男';       // byte/short/char/boolean 一律按 int 存
}

堆的分代结构 ​

堆分新生代（Eden + S0 + S1，默认 8:1:1）+ 老年代。对象默认在 Eden 分配，每次 Minor GC 存活则年龄 +1 并在 S0/S1 间「复制-交换」（谁空谁是 to），年龄达 15（-XX:MaxTenuringThreshold）晋升老年代。

不变量：分代的唯一理由是优化 GC 性能。不分代也完全能工作，但每次 GC 都要全堆扫描；分代后只回收「朝生夕死」的新生代，能腾出大量空间。

对象分配规则 ​

  1. 优先 Eden 分配
  2. 大对象直接进老年代（避免在 Eden/Survivor 间反复复制）
  3. 长期存活对象进老年代
  4. 动态年龄判断：Survivor 中同年龄对象总大小超过 Survivor 一半，该年龄及以上直接晋升
  5. 空间分配担保（-XX:HandlePromotionFailure）

三种 GC ​

类型回收区域触发特点
Minor GC新生代Eden 满（Survivor 满不触发）频繁、快，STW
Major GC老年代老年代不足慢 10 倍以上，通常伴随 Minor GC
Full GC整堆 + 方法区5 种情况（见下）尽量规避

Full GC 触发：System.gc()、老年代不足、方法区不足、Minor GC 后晋升均值 > 老年代可用、向 Survivor 复制时对象 > To 区且老年代放不下。

对象创建与布局 ​

创建过程（字节码角度） ​

new 指令 → 检查类是否加载 → NEW（分配内存）→ DUP（栈顶复制引用）→ INVOKESPECIAL（调用 <init> 构造）。内存分配方式取决于堆是否规整：指针碰撞（带 compact 的收集器，如 Serial/ParNew）vs 空闲列表（CMS 等非整理收集器）。

三段式布局 ​

对象 = 对象头(Mark Word + 类型指针) + 实例数据 + 对齐填充
  • Mark Word：存 hashCode/分代年龄/锁标志位/偏向线程 ID，随锁状态动态复用空间
  • 类型指针：指向类元数据，确定对象是哪个类的实例
  • 对齐填充：保证对象大小是 8 字节整数倍（HotSpot 要求对象起始地址 8 字节对齐）

对象访问 ​

  • 句柄访问：reference → 句柄池 → 实例数据/类型数据（对象移动只改句柄，reference 稳定）
  • 直接指针：reference → 对象（少一次间接访问，更快；HotSpot 采用）

TLAB：线程本地分配缓冲 ​

堆是共享的，多线程并发分配内存需加锁 → 慢。TLAB 给每个线程在 Eden 里划一块私有缓冲区（默认占 Eden 的 1%），线程先在自家 TLAB 分配，失败才走「CAS + 失败重试」或加锁到 Eden 全局分配。这就是对象分配的「快速分配策略」。

常见误解（避坑） ​

  1. ❌ "栈里存对象"。→ 栈存的是引用（reference），对象本身在堆；只有逃逸分析优化后，未逃逸对象才可能栈上分配/标量替换。
  2. ❌ "方法区会被频繁 GC"。→ 方法区（元空间）回收很少，Full GC 才处理；这正是 JDK7 把字符串常量池移出永久代的原因（字符串太多、永久代 GC 效率低）。
  3. ❌ "Minor GC 时 Survivor 满也会触发 GC"。→ Minor GC 只看 Eden 满，Survivor 满不触发。
  4. ❌ "直接内存受 -Xmx 限制"。→ 直接内存是堆外的本地内存（NIO DirectByteBuffer），不受堆大小限制，但受物理内存+寻址空间限制，配置时容易被忽略导致 OOM。

关联 ​

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