[JVM 밑바닥까지 파헤치기] 2. 자바 메모리 영역과 메모리 오버플로

저우즈밍 님의 "JVM 밑바닥까지 파헤치기" 책을 정리한 포스팅 입니다

 

1. 런타임 데이터 영역

영역 이름	설명	주요 특징 및 구성 요소
메서드 영역	클래스 수준 메타데이터 저장	- 클래스 버전, 필드, 메서드, 런타임 상수 풀 포함
└ 런타임 상수 풀	컴파일 시 생성된 상수 및 심볼 정보 저장	- String.intern() 등이 사용됨
힙 (Heap)	객체 인스턴스가 저장되는 가장 큰 영역	- GC 관리 대상 - Young/Old 세대로 분할
└ Young Generation	새로운 객체가 생성되는 영역	- Eden, Survivor 구역
└ Old Generation	장기 생존 객체 저장	- Full GC 대상
└ TLAB	각 스레드 전용의 객체 할당 공간	- 동시 할당 충돌 방지, 성능 향상 목적
JVM 스택	메서드 호출 시마다 생성되는 스레드 기반 스택	- 스택 프레임 단위 구성
└ 지역 변수 테이블	메서드 내 지역 변수 저장	- 32bit 슬롯 단위 - 기본 타입, 참조, 반환 주소 등 저장
└ 피연산자 스택	계산에 필요한 값 임시 저장	- 연산 명령어 실행 시 사용됨
└ 동적 링크 및 반환 주소	메서드 호출/복귀 정보 유지	- 호출자와 피호출자 간 연결 정보
프로그램 카운터 (PC)	현재 스레드가 실행 중인 바이트코드의 줄 번호를 저장	- 스레드마다 별도 존재 - 네이티브 메서드 실행 시 비어 있음
네이티브 메서드 스택	C 등의 네이티브 메서드 실행용 스택	- JNI 등 호출 시 사용

 

 

2. 핫스팟 가상 머신에서의 객체 들여다보기

객체 생성

단계	설명	추가 설명 또는 처리 방식
1. 심벌 참조 확인	new 명령어의 대상이 상수 풀에 존재하는 클래스 심벌인지 확인	상수 풀에 해당 클래스에 대한 참조 존재 여부
2. 클래스 로딩 여부 확인	해당 클래스가 이미 로딩되어 있는지 검사	로딩되지 않았다면 다음 단계로 진행
3. 클래스 로딩	클래스 바이트코드를 메모리로 읽어 들임	로딩 → 링크(검증, 준비, 해석) → 초기화 순
4. 메모리 할당	객체 인스턴스를 저장할 공간을 힙에서 확보	TLAB 또는 동기화된 공용 영역 사용
5. 객체 구조 초기화	생성된 객체에 필수 메타정보 설정	클래스 포인터, 해시코드, GC 나이 등

 

객체 메모리 레이아웃

구성 요소	설명	주요 내용 및 목적
객체 헤더	JVM이 객체를 관리하기 위해 추가하는 메타데이터 블록	마크 워드, 클래스 워드, (배열의 경우 배열 길이 포함)
└ 마크 워드	객체의 런타임 상태 정보 저장	해시코드, GC 나이, 락 상태, 타임스탬프 등
└ 클래스 워드	클래스 메타데이터를 가리키는 포인터	해당 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지 알려줌
└ 배열 길이	배열인 경우만 존재	배열의 요소 개수 저장
인스턴스 데이터	실제로 객체가 담고 있는 필드 값 영역	부모 → 자식 클래스 순서 타입 크기 순 정렬 (→ 메모리 효율 최적화)
정렬 패딩	접근 성능 향상을 위한 빈 공간	8바이트 정수배로 맞추기 위해 존재

 

객체 접근

항목	다이렉트 포인터 방식	핸들 방식
구조	객체 참조가 힙의 객체 주소를 직접 가리킴	객체 참조가 핸들 테이블의 엔트리를 가리킴 핸들은 실제 객체 주소와 클래스 주소를 포함
접근 속도	빠름 (중간 참조 없음)	느림 (간접 참조 필요)
GC 시 객체 이동	참조 주소 갱신 필요	핸들만 유지하면 참조 변경 없음
참조 안정성	낮음 (객체 이동 시 참조 오류 가능)	높음 (핸들이 추상화 계층으로 보호함)

 

3. OutOfMemory 예외

오버플로 종류	발생 조건/설명	관련 JVM 옵션
힙 오버플로	객체를 담을 힙 공간 부족	-Xms: 최소 힙 크기 지정 -Xmx: 최대 힙 크기 지정 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError: OOM 발생 시 힙 덤프 생성
네이티브 메서드 스택 오버플로	스레드가 너무 깊은 호출을 할 경우	-Xss: 스레드당 스택 크기 설정
메서드 영역 & 런타임 상수 풀	메타스페이스 초과	-XX:MetaspaceSize: 초기 메타스페이스 크기 -XX:MaxMetaspaceSize: 최대 메타스페이스 크기 -XX:MinMetaspaceFreeRatio: 최소 여유 공간 비율 설정
네이티브 다이렉트 메모리 오버플로	ByteBuffer.allocateDirect() 사용 시 설정된 한도 초과	-XX:MaxDirectMemorySize: 다이렉트 메모리 최대 사용량 제한

 

 

출처

• Wiki - 자바 가상 머신