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在Java中什么是内存模型_Java内存结构基础说明

P粉602998670

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发布时间:2026-01-27 15:22:03

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来源于php中文网

原创

JMM是多线程通信的抽象规则,定义主内存与工作内存间变量可见性;JVM内存结构是运行时真实分区,包括堆、元空间、栈等,OOM和GC均发生于此。

在java中什么是内存模型_java内存结构基础说明

Java内存模型(JMM)和Java内存结构是两套完全不同的概念,混淆它们是导致并发Bug和OOM排查走偏的最常见原因。前者是多线程通信的抽象规则,后者是JVM运行时真实的内存分区。下面直击实操中真正要面对的问题。

什么是JMM:它不占内存,但决定你写的并发代码是否可靠

JMM不是一块物理内存,而是一组关于“变量怎么读、怎么写、何时对其他线程可见”的协议。它的核心是主内存(Main Memory)工作内存(Working Memory)的抽象:

  • 所有static字段、实例字段、数组元素都存于主内存(实际落在堆或方法区)
  • 每个线程有自己的工作内存(本质是CPU缓存+寄存器的建模),只操作变量副本
  • 线程不能直接读写对方的工作内存;必须通过主内存中转——这正是可见性问题的根源

比如这段代码看似简单,却可能永远不退出:

public class VisibilityProblem {
    private boolean running = true;
    public void stop() { running = false; }
    public void loop() {
        while (running) { /* 业务逻辑 */ } // 可能无限循环!
    }
}

原因:线程A调用stop()后,running = false可能只写入了它自己的工作内存,未及时刷回主内存;线程B读的仍是旧副本。加volatilesynchronized才能强制同步。

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什么是JVM内存结构:它真实分配内存,OOM和GC都发生在这里

这是JVM启动后实实在在划分的几块区域,对应着OutOfMemoryError的具体类型和GC日志里的关键词:

Figma
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Figma 是一款基于云端的 UI 设计工具,可以在线进行产品原型、设计、评审、交付等工作。

下载
  • java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space → 堆(Heap)不够,对象new太多或内存泄漏
  • java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace → 元空间(Metaspace)爆了,通常是动态生成类(如Spring CGLIB、Groovy脚本)过多
  • java.lang.StackOverflowError虚拟机Java VM Stack)溢出,常见于无限递归或过深调用
  • java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread → 本地方法栈或线程创建失败,往往因系统级线程数超限,而非JVM参数设小

注意:String.intern()在JDK 7+后不再进方法区,而是进堆;常量池也从永久代移到堆里——这意味着-XX:PermSize在JDK 8+已失效,要用-XX:MaxMetaspaceSize

为什么搞混JMM和内存结构会踩坑

典型误判场景:

  • 看到volatile就以为它“把变量放到了某个特殊内存区”——其实它只是插入内存屏障(LoadLoad/StoreStore等),约束读写顺序,不改变存储位置
  • 调优堆大小(-Xmx)却想解决Metaspace OOM——方向完全反了
  • jstat -gc查到老年代使用率99%,第一反应是“对象没被回收”,却忽略逃逸分析可能导致的栈上分配(对象根本没进堆)
  • 认为“工作内存=虚拟机栈”——错。工作内存是JMM抽象,虚拟机栈是内存结构的一部分;局部变量存在栈帧里,但它们不属于JMM定义的“共享变量”,不受volatile影响

真正关键的分水岭在于:你是在调试线程间数据不一致(选JMM),还是在定位内存耗尽/回收异常(选内存结构)。

日常开发中最该盯住的两个配置项

别被一堆参数绕晕,先守住这两条底线:

  • 堆大小必须明确设:-Xms512m -Xmx2g(避免动态扩容抖动);新生代比例建议-XX:NewRatio=2(老年代:新生代=2:1),配合-XX:+UseG1GC应对大堆
  • 元空间必须设上限:-XX:MaxMetaspaceSize=512m(默认无上限,容易吃光系统内存);若应用大量热部署或字节码增强,可加-XX:MetaspaceSize=256m提前触发GC

至于JMM,记住一个铁律:所有跨线程读写共享变量的场景,必须有同步手段——要么volatile(仅适用于简单状态标志),要么synchronizedjava.util.concurrent工具类。靠“我觉得应该没问题”写的并发代码,99%会在高并发或不同CPU架构下暴露问题。

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