1. JVM Specification#

JVM Specification 标准并没有提到 JVM 内存结构的概念, 只有 JVM Run-Time Data Areas, 包含以下几个主要区域：

程序计数器 (PC Register)

  • 线程私有，每个线程都有一个程序计数器，用来指示下一条将要执行的字节码指令

Java 虚拟机栈 (Java Virtual Machine Stack)

  • 线程私有，为每个 Java 方法调用创建栈帧(Stack Frame)，存放局部变量表、操作数栈、方法返回值等

本地方法栈 (Native Method Stack)

  • 线程私有，执行 Native 方法（JNI 等）时使用的一块栈空间

堆 (Heap)

  • 线程共享，用于存储对象实例；现代商业虚拟机通常又将堆分为年轻代 (Young) 和老年代 (Old) 等细分区域

方法区 (Method Area)

  • 线程共享，用于存储类信息、运行时常量池、方法元数据 (字节码、方法声明等)
  • 运行时常量池 (Runtime Constant Pool) 也是方法区的一部分
  • HotSpot 从 Java 8 开始用 Metaspace 来实现方法区（在此之前是 PermGen）
线程私有 (Thread Private)
 ├─ 程序计数器 (PC Register)
 ├─ Java 虚拟机栈 (Java Virtual Machine Stack)
 │   └─ 栈帧 (Stack Frame)
 │      ├─ 局部变量表 (Local Variables)
 │      ├─ 操作数栈 (Operand Stack)
 │      └─ 方法返回值等信息
 └─ 本地方法栈 (Native Method Stack)

线程共享 (Thread Shared)
 ├─ 堆 (Heap)
 │   └─ (绝大部分对象实例都在此分配)
 └─ 方法区 (Method Area)
     └─ 运行时常量池 (Runtime Constant Pool)

注意：在 JVM 规范里, “运行时常量池 (Runtime Constant Pool)” 被单独列出, 但它属于方法区的一部分.

The Run-Time Data Areas of JVM is vary from different JVM specifications.

2. HotSpot 实现#

在日常调优或查看监控 (比如 jmap -heap、jconsole) , 我们更习惯使用堆 / 非堆来区分内存：

Heap (堆内存) 用于存放 Java 对象，按年龄或回收算法又分为：

  • 年轻代 (Young Generation)：进一步细分为 Eden、Survivor0 (S0) 和 Survivor1 (S1)
  • 老年代 (Old Generation)

Non-Heap (非堆内存) 大致包括：

  • Metaspace (方法区)：存储类元数据、运行时常量池等
  • Code Cache (代码缓存)：存放 JIT 编译后的机器码
  • 线程栈 (Thread Stack)：包括 Java 虚拟机栈和本地方法栈，在运维角度往往也被认为不是堆的一部分
  • Direct Memory (直接内存)：通过 Unsafe 或 NIO 分配的堆外内存，不在 Java 堆里，但受 -XX:MaxDirectMemorySize 限制
线程私有 (Thread Private)
   ├─ 程序计数器 (PC Register)
   ├─ Java 虚拟机栈 (JVM Stack)
   └─ 本地方法栈 (Native Method Stack)
   
堆 (Heap)  [线程共享]
   ├─ Young Generation (年轻代)
   │   ├─ Eden
   │   ├─ Survivor 0 (S0)
   │   └─ Survivor 1 (S1)
   └─ Old Generation (老年代)

非堆 (Non-Heap) [线程共享，笼统归类为非堆]
   ├─ Metaspace (方法区的 HotSpot 实现)
   │   └─ 存储类元数据、运行时常量池等
   ├─ Code Cache (代码缓存，JIT 编译后机器码)
   ├─ Direct Memory (直接内存，通过 NIO / Unsafe 分配)
   └─ 其它 HotSpot 自身管理的结构

从“是否在 Java 堆中”的角度，Metaspace、线程栈、Code Cache、Direct Memory 都被放入了 “非堆 (Non-Heap)” 这个大筐里。所以**“非堆”并不对应 JVM 规范中的某个单一概念**，而是 HotSpot 实际实现或运维时的一种统称。

在讨论 JVM 内存结构时，通常会看到两种“分类视角”：

  1. 来自 JVM 规范 (Java Virtual Machine Specification) 的“运行时数据区 (Run-Time Data Areas)”
  2. 来自 HotSpot 实现/日常运维中常用的“堆 (Heap) / 非堆 (Non-Heap)”划分

这两种视角其实是同一个问题的两种不同表述方式，不同程度地抽象了底层实现。