Java 虛擬機（JVM）作為 Java 程序運行的基礎，其內存模型和線程結構設計直接影響著程序的執行效率和穩定性。本文將從 線程是否共享 的角度出發，對 JVM 的整體內存結構進行清晰分類與簡明解析。

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一、JVM 內存區域劃分概覽

根據是否被多個線程共享，JVM 的內存區域可以劃分為兩類：

類型	區域名稱
線程私有	程序計數器、Java 虛擬機棧、本地方法棧
線程共享	Java 堆、方法區

下面我們分別介紹每個區域的作用和特點。

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二、線程私有區域

1. 程序計數器（Program Counter Register）

• 作用：記錄當前線程所執行的字節碼指令地址。
• 特點：
  • 每個線程都有獨立的程序計數器。
  • 占用內存極小，是唯一一個不會發生 OutOfMemoryError 的區域。
  • 執行 Java 方法時，記錄的是虛擬機字節碼指令地址；執行 Native 方法時，值為 undefined。

2. Java 虛擬機棧（Java Virtual Machine Stack）

• 作用：描述 Java 方法執行的線程內存模型，用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。
• 特點：
  • 每個線程私有，生命周期與線程相同。
  • 每調用一個方法就會創建一個棧幀（Stack Frame），壓入棧中。
  • 可能拋出 StackOverflowError（棧深度過大）或 OutOfMemoryError（無法申請足夠內存）。

3. 本地方法棧（Native Method Stack）

• 作用：為 JVM 使用到的 Native 方法服務。
• 特點：
  • 與 Java 虛擬機棧類似，但服務于本地方法（如 C/C++ 實現的方法）。
  • 各虛擬機實現可能不同，HotSpot 中將其與 Java 虛擬機棧合二為一。

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三、線程共享區域

1. Java 堆（Heap）

• 作用：存放對象實例，是垃圾收集器管理的主要區域。
• 特點：
  • 所有線程共享的一塊內存區域。
  • 幾乎所有的對象都在堆上分配內存。
  • 可細分為新生代（Eden、Survivor）、老年代等。
  • 是 Java 內存管理和性能調優的重點。

2. 方法區（Method Area）

• 作用：存儲已被虛擬機加載的類信息、常量池、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。
• 特點：
  • 所有線程共享。
  • 在 JDK 8 之前由永久代（PermGen）實現。
  • 從 JDK 8 開始，使用元空間（Metaspace）實現，基于本地內存，更加靈活高效。

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四、總結圖示

JVM 內存結構（按線程視角劃分）┌──────────────────────────────┐
│        線程私有區域            │
├──────────────────────────────┤
│ 程序計數器                     │
│ Java 虛擬機棧                │
│ 本地方法棧                     │
└──────────────────────────────┘↑↓
┌──────────────────────────────┐
│        線程共享區域            │
├──────────────────────────────┤
│ Java 堆                      │
│ 方法區（含元空間）             │
└──────────────────────────────┘

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五、結語

理解 JVM 的內存結構及其線程可見性，是掌握 Java 底層機制的重要基礎。通過明確線程私有與線程共享區域的區別，我們可以更準確地分析多線程程序的行為，優化內存使用，提升系統性能。

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