JVM 面试题

Java 内存模型中堆(Heap)和栈(Stack)的区别?

对比维度 堆（Heap） 栈（Stack，通常指虚拟机栈）
存储内容 所有对象实例（new创建的对象）、数组 局部变量（方法内定义的变量）、方法调用信息（栈帧，包含操作数栈、局部变量表等）
线程共享性 所有线程共享，是线程不安全的（需同步机制保障） 线程私有，每个线程有独立的栈，线程间不共享
生命周期 与 JVM 进程一致（随 JVM 启动而创建，退出而销毁） 与线程 / 方法调用绑定：线程启动时创建栈，方法调用时创建栈帧，方法结束时栈帧销毁
内存管理 由 JVM 自动管理，依赖垃圾回收器（GC）回收内存 无需 GC，随方法调用 / 线程结束自动释放内存（栈帧出栈）
大小与调整 内存空间较大（通常几 GB），可通过-Xms（初始）、-Xmx（最大）参数调整 内存空间较小（通常几 MB），可通过-Xss参数调整单个线程的栈大小
异常类型 内存不足时触发OutOfMemoryError: Java heap space 栈深度超限触发StackOverflowError；栈扩展失败触发OutOfMemoryError: Stack overflow（部分 JVM）

什么情况下会触发OutOfMemoryError?

OutOfMemoryError本质是 “内存区域无法分配新空间”，不同内存区域的 OOM 触发原因不同，具体如下：

1. 堆内存溢出（Java heap space）

  • 触发原因：堆中创建的对象 / 数组过多，且无法被垃圾回收（存在有效引用），导致堆空间耗尽。

  • 典型场景：

    • 内存泄漏：对象不再使用但仍被引用（如静态集合持有大量过期对象），例如：

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      static List<Object> list = new ArrayList<>();
      while (true) {
          list.add(new Object()); // 对象被静态集合引用，无法GC，最终堆溢出
      }

    • 对象创建速度超过 GC 回收速度：短时间内创建大量对象（如高并发下的大对象频繁实例化），堆空间无法及时释放。

  • 解决思路：通过-Xmx调大堆内存；排查内存泄漏（用 MAT 等工具分析堆快照）；优化对象创建逻辑（如复用对象、使用池化技术）

2. 方法区 / 元空间溢出（Metaspace OOM 或 PermGen space）

  • 触发原因：方法区（JDK8 + 为元空间，JDK7 及之前为永久代）存储类信息、常量、静态变量等，当加载的类过多或常量池过大时，空间耗尽。

  • 典型场景：

    • 动态生成大量类：如使用 CGLib、JDK 动态代理等频繁生成子类（每个类的信息都存于方法区），例如：

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      while (true) {
          Enhancer enhancer = new Enhancer();
          enhancer.setSuperclass(User.class);
          enhancer.create(); // 每次创建都会生成新的代理类，类信息累积导致元空间溢出
      }

    • 常量池过大：字符串常量池（JDK7 后移至堆，但部分实现仍可能关联方法区）存储过多字符串，且无法被回收（如String.intern()滥用）。

3. 虚拟机栈 / 本地方法栈溢出（StackOverflowError 与 Stack OOM）

StackOverflowError（更常见）：线程栈深度超过最大限制（方法调用层级过深，如无限递归），例如：

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public void recursive() {
    recursive(); // 无限递归，栈帧不断入栈，最终栈深度超限
}

OutOfMemoryError: Stack overflow（部分 JVM）：如果 JVM 允许栈动态扩展，当扩展时无法申请到足够内存（如创建大量线程，每个线程栈占用内存累积超过系统限制），例如：

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while (true) {
    new Thread(() -> {
        while (true) {} // 线程不退出，持续占用栈内存，最终总栈内存耗尽
    }).start();
}
  • 解决思路：通过-Xss调大单个线程栈大小（但会减少最大线程数）；避免无限递归；控制线程创建数量（用线程池）。

4. 直接内存溢出（Direct buffer memory）

  • 触发原因：直接内存（不受 JVM 堆管理，由操作系统直接分配）通常用于 NIO（DirectByteBuffer），当分配的直接内存超过限制（默认与堆最大值一致），会触发 OOM。

  • 典型场景：

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    while (true) {
        ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024); // 持续分配直接内存，超过限制后溢出
    }

  • 解决思路：通过-XX:MaxDirectMemorySize调大直接内存限制；及时释放不再使用的DirectByteBuffer（避免长期引用）。