Java面试之JVM内存区域划分详解

JVM内存区域中堆和方法区非线程私有，虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器为线程私有；OOMError按区域分四类：堆空间、元空间、本地线程创建失败、直接内存超限；StringTable随JDK版本迁移影响intern行为与GC；ThreadLocal泄漏主因是Entry的key弱引用而value强引用，需显式remove。

Java堆和方法区不是线程私有的，而虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程私有的——这是JVM内存区域划分最核心的区分依据，直接决定GC行为、线程安全边界和OOM定位方向。

哪些区域会抛出 OutOfMemoryError？

不同内存区域触发 OutOfMemoryError 的条件和参数开关完全不同：

• java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space：堆内存不足，由 -Xmx 和 -Xms 控制，GC后仍无法分配对象时抛出
• java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace：元空间（JDK 8+）耗尽，由 -XX:MaxMetaspaceSize 限制，动态加载大量类（如热部署、反射生成类）时易触发
• java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread：本地方法栈或操作系统线程资源耗尽，与 -Xss（单线程栈大小）和系统级线程数上限共同相关
• java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory：堆外内存（ByteBuffer.allocateDirect()）超限，受 -XX:MaxDirectMemorySize 约束，默认值等于 -Xmx

StringTable 在 JDK 7/8/9 中的位置变化

字符串常量池（StringTable）不是独立内存区域，而是方法区（JDK 7前在永久代）、堆（JDK 7）、元空间（JDK 8+）中的一个哈希表结构。这个迁移直接影响 intern() 行为和GC策略：

• JDK 6：常量池在永久代，intern() 可能引发永久代OOM，且不会回收已入池的字符串
• JDK 7：常量池移到堆中，intern() 对象可被GC，但大量重复字符串仍会快速占满老年代
• JDK 8+：常量池随方法区一起进入元空间，不再受堆GC影响，但元空间本身需监控 java.lang.ClassLoader 泄漏

String s = new String("hello").intern();
// JDK 7+ 中，若"hello"未在堆中存在，intern() 会将堆中字符串引用放入StringTable
// JDK 6 中，intern() 会复制字符串到永久代，造成双倍内存占用

为什么 ThreadLocal 内存泄漏总和「弱引用」扯上关系？

根本原因在于 ThreadLocalMap 的 Entry 继承自 WeakReference，但 value 是强引用：

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• 当 ThreadLocal 变量被置为 null，key 因弱引用可被GC，但 value 仍留在 ThreadLocalMap 中，直到线程结束或主动调用 remove()
• 线程池场景下线程长期存活，value 泄漏会持续累积，最终导致堆OOM
• 正确写法必须显式 threadLocal.set(null) 或 threadLocal.remove()，不能只靠置空引用

static ThreadLocal local = new ThreadLocal<>();
local.set(new byte[1024 * 1024]); // 1MB
local.remove(); // 必须调用，否则value无法释放

真正容易被忽略的是：元空间的类卸载依赖完整的类加载器链不可达，而不仅仅是类对象无引用；还有 ThreadLocal 的泄漏往往藏在 finally 块缺失或异常吞没的角落，排查时得盯住 ThreadLocalMap 的实际 size 而非表象引用。