JVM的内存模型是什么，每个区域的作用是什么，以及面试题（含答案）

JVM（Java 虚拟机）内存模型定义了 Java 程序在运行时如何分配、管理和优化内存。JVM 内存模型主要分为几个关键区域，每个区域有特定的作用：

JVM 内存模型

堆内存（Heap）：
- 作用：用于存储所有类的实例和数组对象。在 Java 中，几乎所有的对象都在堆中分配内存。
- 垃圾回收：堆内存由垃圾回收器（GC）管理，负责回收不再使用的对象。
- 内存分区：堆内存通常分为年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。年轻代存储新创建的对象，老年代存储生命周期较长的对象。
方法区（Method Area）：
- 作用：用于存储类元数据、常量池、静态变量以及方法代码。
- 特点：方法区是线程共享的，在 Java 8 之前，方法区被称为永久代（PermGen），而在 Java 8 之后，它被替换为元空间（Metaspace）。
虚拟机栈（JVM Stack）：
- 作用：每个线程都有自己的栈，存储局部变量表、操作数栈、动态链接和方法的调用信息。
- 特点：栈中存储的是基本数据类型的局部变量和对象的引用，而对象本身仍存储在堆内存中。每调用一个方法，栈中会创建一个新的栈帧。
程序计数器（PC 寄存器）：
- 作用：每个线程都有一个独立的程序计数器，用于存储当前正在执行的字节码指令地址。
- 特点：帮助 JVM 实现多线程环境下的线程切换，保证每个线程可以在执行时恢复到正确的位置。
本地方法栈（Native Method Stack）：
- 作用：为 Java 调用的本地方法（通常是 C 或 C++ 代码）服务，存储本地方法调用的状态。

JVM 内存模型的常见面试题

JVM 内存模型的各个区域是什么，分别有什么作用？
- 你需要详细解释堆内存、方法区、栈、程序计数器和本地方法栈的功能及其在内存管理中的作用。
堆内存和栈内存有什么区别？
- 堆内存存储对象和数组，而栈内存用于存储方法的局部变量和对象引用，栈内存随着方法的调用而增长和收缩。
什么是垃圾回收机制？
- 面试官可能会问到 Java 中垃圾回收的类型（例如，Minor GC 和 Major GC）、对象如何从年轻代晋升到老年代，以及垃圾回收器的工作原理。
什么是永久代（PermGen）和元空间（Metaspace）？
- 解释 Java 8 之前的永久代存储类元数据、常量池和静态变量，而 Java 8 之后，永久代被元空间替代，元空间在物理内存中分配而非堆中。
当栈或堆内存满了会发生什么？
- 栈内存满时会抛出 StackOverflowError，通常是由于递归太深引起的。堆内存满时则会抛出 OutOfMemoryError。
JVM 是如何确保线程安全和内存一致性的？
- 面试中可能会涉及到 Java 内存模型（JMM）、volatile 关键字、synchronized 同步块、以及 “happens-before” 规则等概念。
垃圾回收器如何判断对象是否可以被回收？
- 可以讨论对象的可达性分析（引用计数、GC Roots、对象引用链等），以及弱引用、软引用、虚引用在垃圾回收中的应用。