引言
記憶體管理是 Java 的核心優勢，亦是 OOM 與洩漏問題的溫床。理解 JVM 記憶體結構是性能調優與故障排查的基石。
JVM 規範與實作
- 規範：Oracle 制定的《Java 虛擬機規範》，定義記憶體結構、指令集、類別檔格式等。
- 實作：如 HotSpot、J9、GraalVM 等具體產品。本文以 HotSpot 為主。
執行時資料區六大區域
1. 程序計數器 — 線程私有
- 指示當前線程執行的字節碼指令地址；Native 方法則為空。
- 唯一不會 OOM的區域，無需 GC。
2. Java 虛擬機棧 — 線程私有
- 生命週期與線程同步。儲存棧幀。
- 棧幀包含：局部變量表、操作數棧、動態連結、方法返回地址、異常處理表。
- 局部變量表：編譯期確定大小，索引 0 為
this（實例方法），基本類型佔 1 Slot，long/double 佔 2 Slots。
- 操作數棧：LIFO，字節碼指令運算工作區。
- 異常：
StackOverflowError（深度過大）、OutOfMemoryError（無法擴展）。
3. Java 堆 — 線程共享，GC 主戰場
- 啟動時創建，儲存所有物件實例與陣列。
- 邏輯上可分代：新生代、老年代；物理上可不連續。
- 可透過
-Xms/-Xmx 設定初始/最大值。
- 現代 GC（G1、ZGC、Shenandoah）採用區域化設計，不再嚴格物理分代。
4. 方法區 — 線程共享
- 儲存類別元資料、常量、靜態變數、即時編譯器產生的程式碼緩存。
- 規範不強制要求 GC，但實作通常會回收廢棄常量與無用類別。
- HotSpot 8 起移除永久代，改用元空間，使用本地記憶體。
- 參數：
-XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize。
5. 執行時常量池 — 方法區一部分
- Class 檔常量池的執行時映射，含字面量、符號引用。
- 具備動態性：
String.intern() 可在運行時加入新常量。
6. 本地方法棧 — 線程私有
- 支援
native 方法執行（C/C++ 實現）。
- 若 VM 不支援 native，則無此區域。
記憶體管理兩大面向
- 線程私有區：隨線程生死自動分配/釋放，由 VM 直接管理，無 GC 介入。
- 共享區：分配由
new 觸發，釋放由 GC 自動管理。分配策略（TLAB、指針碰撞、空閒列表）與 GC 演算法（標記-清除、複製、標記-整理、分代、分區）緊密相關。
結語
掌握六大區域職責與參數調優，是進階 Java 工程師的必修課。後續將深入 GC 原理與實戰調優。
