代码跑着跑着就 OOM 了？带你手撕 JVM 内存模型，这回彻底搞懂对象到底住哪儿！

开篇语

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。运营社区：C站/掘金/腾讯云/阿里云/华为云/51CTO；欢迎大家常来逛逛

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

小伙伴们在批阅的过程中，如果觉得文章不错，欢迎点赞、收藏、关注哦。三连即是对作者我写作道路上最好的鼓励与支持！

0. 前言：那些年被 JVM 毒打的岁月 🤕

回想当年我刚入行那会儿，觉得自己写的 Java 代码那是天衣无缝。直到有一天，生产环境的服务器突然不做声了，日志里只有一行触目惊心的红字：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。当时我的冷汗唰地一下就下来了，第一反应就是重启（万能的重启大法），结果没过半小时，它又挂了！😭

那时候我不懂啊，心想内存不是自动回收的吗？咋还能爆呢？后来被大佬按头安利了 JVM 内存模型，我才恍然大悟：这就好比你开个饭馆，不知道哪里是厨房、哪里是库房、哪里是垃圾桶，这饭馆能不倒闭吗？

今天，咱们就抛开那些晦涩的官方文档，用咱们全栈都能听懂的“人话”，给 JVM 内存区域做个全方位的 CT 扫描！

1. 宏观鸟瞰：JVM 的“户型图” 🏠

首先，咱们得有个全局观。JVM 跑起来的时候，它把内存划分成了好几个区域。你可以把它想象成一个精细化管理的大豪宅。

这个豪宅里主要分两类地盘：
  1. 私人领地（线程私有）：只有你自己能进，别人进不来。比如：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。这就像你的卧室，私密性极强，不需要考虑线程安全问题，你人走了（线程结束），这地儿也就清空了。
  2. 公共大厅（线程共享）：谁都能来踩一脚。比如：堆（Heap）、方法区（Method Area）。这就像客厅和厨房，张三能来，李四也能来，所以这里最容易出并发问题，垃圾回收（GC）主要也是在这儿忙活。

接下来，咱们一个屋一个屋地逛！🚶‍♂️

2. 虚拟机栈（VM Stack）：你的私人工作台 🛠️

大家写代码时，最常用的就是方法调用。这个过程就在栈里完成。
  我看很多教程说“栈管运行，堆管存储”，这话对，但不完全对。

栈是什么？ 它是线程私有的。每当你调用一个方法，JVM 就会在栈里压入一个栈帧（Stack Frame）。这栈帧里存了啥？

• 局部变量表：你方法里定义的 int a = 1; 就在这儿。
• 操作数栈：计算过程中的临时数据，比如 a + b 的时候，数据就在这儿进进出出。
• 动态链接 & 方法出口：记录你从哪儿来，计算完要回哪儿去。

生动比喻：
  这就好比你在厨房切菜（执行方法）。栈就是你的案板。你拿一个盘子（栈帧）放在案板上切土豆，切完了把盘子端走（出栈），再拿一个新盘子切西红柿（入栈）。这案板是你独享的，旁边的厨师（其他线程）不能乱拿你的刀。

💣 常见车祸现场：StackOverflowError
  如果你的盘子堆得太高，顶到天花板了，那就爆栈了！通常发生在你写了死递归的时候。

👨‍💻 代码实战（请勿在生产环境尝试）：

public class StackBoom {
    private static int count = 0;

    public static void recursiveMethod() {
        count++;
        // 没写终止条件的递归，这就是在玩火🔥
        recursiveMethod();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            recursiveMethod();
        } catch (StackOverflowError e) {
            System.out.println("哎呀！栈爆了！💥");
            System.out.println("就在第 " + count + " 层的时候扛不住了...");
            // 栈深度是有限的，默认可能几千到几万层，看你JVM参数怎么设
        }
    }
}

3. 堆（Heap）：乱糟糟的公共大仓库 📦

讲真，这是咱们跟 JVM 打交道最多的地方，也是最容易出幺蛾子的地方。
  几乎所有你 new 出来的对象（new User(), new ArrayList()），都堆在这里。

堆的特点：
  1. 大：它是内存里最大的一块地儿。
  2. 乱：所有线程的对象都混在一起。
  3. GC 的主战场：为了管理这么大的地方，JVM 把它分成了新生代（Young Gen）和老年代（Old Gen）。

生动比喻：
  新生代就像是幼儿园，每天都有无数新对象（小孩）进来。大部分对象生命周期极短（朝生夕死），比如一个 HTTP 请求里的临时对象，用完就扔，所以新生代的 GC（Minor GC）非常频繁，像保洁阿姨一样天天扫地。
  老年代就像是养老院。如果一个对象在幼儿园里经过了 15 次（默认值）大扫除还没被扫走，说明它是个“老顽固”，就会被移送进老年代。这里存的都是生命力顽强的常驻对象（比如 Spring 的 Bean，连接池对象）。

💣 常见车祸现场：OutOfMemoryError (Heap space)
  如果养老院也住满了，保洁阿姨（Full GC）拼了老命也腾不出地儿来，那 JVM 只能两手一摊：挂了。

👨‍💻 代码实战（手写一个 OOM）：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class HeapBoom {
    static class HeavyObject {
        // 弄个大点的字节数组，占内存
        byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1MB
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<HeavyObject> list = new ArrayList<>();
        System.out.println("开始往堆里疯狂塞东西...🚒");
        
        try {
            while (true) {
                list.add(new HeavyObject());
                // 这里加个Thread.sleep能让你看着内存一点点飙升，更刺激
                // Thread.sleep(10); 
            }
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            System.out.println("完犊子了！堆溢出！😱");
            // 此时你的 Java 进程基本上也就废了
        }
    }
}

4. 方法区（Method Area）：存放“蓝图”的档案馆 📚

这也是个共享区域。很多新手容易把它和堆搞混。
  这里存的是类的信息（Class 结构）、常量、静态变量（static）。

简单说，堆里存的是房子（对象实例），而方法区里存的是房子的图纸（类定义）。你得先有图纸，才能盖房子，对吧？

这里有个重要的历史演变（敲黑板！）：
  * JDK 7 及以前：这块叫永久代（PermGen）。它其实在堆内存里偷了一块地。有个很大的坑是它大小固定，很容易满（PermGen space 错误），调优极难。
  * JDK 8 及以后：Oracle 大手一挥，把永久代废了！改名叫元空间（Metaspace）。最屌的是，元空间不再占用 JVM 内存，而是直接使用本地物理内存！理论上，只要你物理内存够大，它就能无限膨胀（当然我们一般会设个上限）。

💣 常见车祸现场：Metaspace OOM
  虽然改成了元空间，但如果你疯狂地动态生成类（比如用 CGLib 或动态代理狂搞），也会把它撑爆。

5. 直接内存（Direct Memory）：不讲武德的 VIP 通道 🚀

这块区域其实不属于 JVM 运行时数据区的一部分，但咱们全栈开发必须得知道！
  它是 NIO（Non-blocking IO）出现后才火起来的。

为什么需要它？
  传统的 IO 操作（比如读文件），需要把数据从操作系统内核缓冲区复制到Java 堆内存，这中间有一次数据拷贝，多累啊！
  直接内存就是直接在堆外分配内存，操作系统能访问，Java 也能直接操作（通过 DirectByteBuffer）。这就实现了零拷贝（Zero Copy），速度快得飞起！🚀 像 Netty 这种高性能框架，底层全是这玩意儿。

有啥缺点？
  分配和回收的成本很高！而且因为它不受 GC 直接管理（虽然会有虚引用帮忙），如果用不好，很容易造成堆外内存泄漏，这种 Bug 查起来能让你怀疑人生。🤯

6. 总结：做个懂“风水”的开发 🧘‍♂️

你看，把 JVM 拆解开来看，是不是也没那么神秘？
  咱们来个一句话总结：

栈是打工人的工位（私有、处理逻辑），堆是公司的仓库（共享、存数据），方法区是公司的规章制度墙（存类信息），直接内存是公司的特快专递通道（高性能 IO）。

了解这些有什么用？
  当你下次遇到服务器变慢、CPU 飙高或者内存溢出时，你就不再是那个只会重启服务器的小白了。你会知道：

• StackOverflow？查查是不是有死递归。
• Heap OOM？查查是不是有大对象没释放，或者内存泄漏。
• Metaspace OOM？查查是不是动态加载了太多类。

… …

文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

… …

学习不分先后，知识不分多少；事无巨细，当以虚心求教；三人行，必有我师焉！！！

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