JVM 运行时数据区

运行时数据区描述 Java 程序运行时内存如何划分。它不是为了背概念，而是为了排查问题时能快速判断：对象在哪、线程栈在哪、类元数据在哪、堆外内存算不算 JVM 内存。

区域总览

区域	是否线程共享	存放内容	典型问题
堆	共享	对象实例、数组	堆 OOM、Full GC、内存泄漏
方法区 / 元空间	共享	类元数据、常量、方法信息	Metaspace OOM、类加载器泄漏
虚拟机栈	私有	栈帧、局部变量、操作数栈	栈溢出、线程过多
本地方法栈	私有	JNI / native 调用栈	native 崩溃、线程栈问题
程序计数器	私有	当前线程执行位置	线程切换和字节码执行理解
直接内存	堆外	NIO、Netty、mmap、JNI 数据	Direct buffer OOM、RSS 过高

线程共享和线程私有

线程共享区域会被多个线程访问：

• 堆：大多数对象在这里分配。
• 方法区 / 元空间：类结构、方法、字段、常量等元数据。

线程私有区域随线程创建和销毁：

• 虚拟机栈：每次 Java 方法调用都会创建栈帧。
• 本地方法栈：Native 方法调用使用。
• 程序计数器：记录当前线程执行位置。

排查时先问两个问题：

1. 问题是否随线程数增加而恶化。
2. 问题是否随对象数量或类数量增加而恶化。

如果随线程数增加，重点看栈、线程池和 -Xss；如果随对象增长，重点看堆、直接内存和元空间。

常见异常定位

异常或现象	常见区域	优先动作
OutOfMemoryError: Java heap space	堆	抓 heap dump，分析大对象和引用链
OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded	堆	看对象增长速度和 Full GC 频率
OutOfMemoryError: Metaspace	元空间	看类加载器、动态生成类、热部署
OutOfMemoryError: Direct buffer memory	直接内存	看 NIO/Netty buffer、MaxDirectMemorySize
StackOverflowError	虚拟机栈	查递归、调用深度、-Xss
进程 RSS 高但堆不高	堆外	看直接内存、线程栈、Code Cache、native

JVM 参数边界

参数	控制区域
-Xms / -Xmx	Java 堆
-Xss	每个线程的 Java 栈大小
-XX:MaxMetaspaceSize	元空间上限
-XX:MaxDirectMemorySize	直接内存上限
-XX:ReservedCodeCacheSize	JIT 编译代码缓存

容器中不要只配置 -Xmx。进程总内存还包括线程栈、直接内存、元空间、Code Cache、JNI/native 分配和 JVM 自身开销。

排查命令

# 查看进程
jps -l

# 查看堆
jcmd <pid> GC.heap_info
jmap -histo:live <pid> | head

# 查看类加载器
jcmd <pid> VM.classloader_stats

# 查看线程
jstack <pid>

# 查看 JVM 参数
jcmd <pid> VM.flags

如果需要保留现场：

jcmd <pid> GC.heap_dump /tmp/app.hprof
jcmd <pid> Thread.print > /tmp/thread.txt

生产环境抓 dump 会带来停顿和磁盘压力，执行前确认空间和影响范围。

阅读建议

• 想理解对象分配和 GC，先看 堆。
• 遇到 StackOverflowError，看 虚拟机栈。
• 遇到 Metaspace，看 方法区 / 元空间。
• 使用 Netty、NIO、mmap，重点看 直接内存。