一、整体概览
JVM（Java Virtual Machine）在运行时会把内存划分成若干区域，用于存放不同类型的数据和执行信息。JDK 8 之后的 JVM 内存结构主要分为以下部分：
线程私有区域
程序计数器 (Program Counter Register)
Java 虚拟机栈 (JVM Stack)
本地方法栈 (Native Method Stack)
线程共享区域
堆 (Heap)
方法区 (Method Area，JDK 8 以后由元空间 Metaspace 替代)
直接内存 (Direct Memory)
不属于 JVM 规范中的运行时数据区，但常在 NIO 中用到。
二、各个区域详解
1. 程序计数器（PC 寄存器）
作用：记录当前线程执行的字节码指令的地址。
特点：
每个线程独有，线程切换时能恢复到正确执行位置。
不会出现 OOM。
2. Java 虚拟机栈（JVM Stack）
作用：描述方法执行的内存模型。
栈帧（Stack Frame）：每个方法执行时会创建一个栈帧，存放：
局部变量表（Local Variable Table）
操作数栈（Operand Stack）
动态链接（指向运行时常量池的方法引用）
方法返回地址
异常：
栈深度超过限制：
StackOverflowError内存不足无法扩展：
OutOfMemoryError
3. 本地方法栈（Native Method Stack）
作用：为虚拟机调用 本地方法（Native，通常是 C/C++ 代码） 服务。
异常：也可能抛出
StackOverflowError和OutOfMemoryError。
4. 堆（Heap）
作用：存放对象实例和数组，是 GC 管理的主要区域。
特点：
线程共享
JVM 启动时创建
可以物理上不连续，但逻辑上连续
内存溢出：对象过多且无法回收时，抛出
OutOfMemoryError: Java heap space。分代模型（常见）：
新生代（Young Generation）：Eden + Survivor(From/To)
老年代（Old Generation）
（JDK 8 前）永久代（PermGen，存放类元数据等，已被移除）
5. 方法区（Method Area） / 元空间（Metaspace）
作用：存放类的结构信息，例如：
类的元数据（类名、修饰符、方法、字段等）
常量池（运行时常量池）
静态变量
JIT 编译后的代码
JDK 8 前：方法区在堆中实现，称为 永久代（PermGen）。
JDK 8 后：使用本地内存（Native Memory）实现，叫 元空间（Metaspace）。
异常：
OutOfMemoryError: Metaspace。
6. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）
作用：存放编译期生成的各种字面量和符号引用（类名、方法名、字段名、字符串字面量等）。
位置：属于方法区的一部分。
特点：可以动态扩展，比如
String.intern()会往常量池添加字符串。异常：
OutOfMemoryError: PermGen space（JDK 7 及以前）或OutOfMemoryError: Metaspace（JDK 8+）。
7. 直接内存（Direct Memory）
作用：堆外内存，主要由 NIO 分配，性能更高（避免 Java 堆与 Native 堆的数据拷贝）。
分配方式：
ByteBuffer.allocateDirect()。异常：超出限制会抛出
OutOfMemoryError: Direct buffer memory。
三、总结口诀
线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
线程共享：堆、方法区
非规范但常用：直接内存
JVM 垃圾收集算法
一、常见的 GC 算法
1. 标记-清除（Mark-Sweep）
过程：
标记：从 GC Roots 出发，标记所有可达对象。
清除：回收未被标记的对象。
优点：实现简单。
缺点：
内存碎片化（清理后留下很多不连续的内存块）。
分配大对象时可能找不到足够连续内存 → OOM。
2. 复制（Copying）
过程：
将内存划分为两块（From / To）。
每次只使用一块（From）。
GC 时，把存活对象复制到另一块（To），再清空原来的那块。
优点：
没有碎片问题。
分配效率高（指针碰撞）。
缺点：
浪费一半内存空间。
如果存活对象很多，复制开销大。
适用场景：新生代（大多数对象很快死亡，存活对象少，复制成本低）。
3. 标记-整理（Mark-Compact）
过程：
标记所有存活对象。
将存活对象移动到内存一端，保持连续。
清理边界外的内存。
优点：解决了内存碎片问题。
缺点：对象移动，性能开销较大。
适用场景：老年代（存活对象较多，复制算法不适合）。
4. 分代收集（Generational Collection）
思想：根据对象生命周期长短，把堆分为不同区域，用不同的算法：
新生代：对象朝生夕死，采用 复制算法。
老年代：对象存活率高，采用 标记-清除 或 标记-整理。
优点：综合利用不同算法的长处，是目前商用 JVM 的主流。
二、特点对比表
三、扩展（回答加分点）
可达性分析（GC Roots）：JVM 判断对象是否存活的主流方法（栈引用、本地方法栈、静态变量、常量池引用等）。
现代垃圾收集器（基于这些算法实现）：
Serial、Parallel Scavenge、CMS、G1、ZGC、Shenandoah。
面试时可以顺带提到 CMS（并发标记清除，低停顿） 和 G1（分区化、可预测停顿时间），加分。
