JVMメモリ構造の徹底解説（Heap, Stack, Metaspace）

はじめに：なぜメモリ構造を理解すべきなのか？

Javaで開発をしていると、
「メモリが足りない」「アプリが急に止まった」「動作が重い」
といったトラブルに直面することがあります。

その原因の多くは、JVM（Java Virtual Machine）の中で
どのようにメモリが使われているのかを理解していないことにあります。

特にJavaプログラマーを目指すなら、
次の3つの領域を理解することが非常に大切です。

この3つの違いを正しく理解することで、
メモリトラブルを未然に防ぎ、より効率的なプログラムが書けるようになります。

JVMのメモリは大きく分けて次の3つの領域で構成されています。

それぞれ役割がまったく異なり、目的に応じて使い分けられています。

Heap（ヒープ）は、Javaで生成したオブジェクトを格納するための領域です。

たとえば、次のようなコードがあったとします。

Customer customer = new Customer("Tanaka");

1 2	Customer customer = new Customer("Tanaka");

この場合、new Customer("Tanaka")で作られた実体はHeapに置かれます。
そして変数customerは、そのオブジェクトを指す参照（アドレス）を保持します。
参照そのものはStackに保存されます。

ヒープには、ガベージコレクション（GC）という自動メモリ回収の仕組みがあります。
もう参照されなくなったオブジェクトをJVMが自動的に削除してくれるのです。

たとえばWebアプリでメモリリーク（使い終わったのに参照が残る）が起こると、
ヒープが溢れてプログラムが停止してしまうこともあります。

Stack（スタック）は、メソッド呼び出しやローカル変数の情報を一時的に保存する領域です。
スレッドごとに独立したスタックが存在し、メソッドの呼び出し単位で
「スタックフレーム」と呼ばれる枠が積み重ねられていきます。

void doSomething() {
    int count = 10; 
    Customer customer = new Customer("Yamada");
}

void doSomething() {

int count = 10;

Customer customer = new Customer("Yamada");

}

上の例では、countはStack上に配置されるプリミティブ型の値、
customerはHeap上のオブジェクトを参照するアドレスをStackに持っています。

メソッドが終了すると、そのスタックフレームは破棄されます。
このしくみがあるからこそ、再帰やローカル変数のスコープが安全に扱えます。

Java 8 以降では、クラスの情報を格納する領域として
「PermGen（パーマネント領域）」が廃止され、「Metaspace（メタスペース）」が導入されました。

Metaspaceは、クラスのメタ情報（クラス名、メソッド定義、定数プールなど）を格納します。
Heapとは別の「ネイティブメモリ（OS側のメモリ）」を利用するのが特徴です。

特に、アプリケーションサーバーなどでクラスの再ロードを頻繁に行う場合、
クラスローダーが正しく解放されずにMetaspaceを圧迫するケースがあります。

領域	主な役割	スコープ	エラー例
Heap（ヒープ）	オブジェクトや配列を格納	全スレッドで共有	OutOfMemoryError
Stack（スタック）	メソッドの呼び出し情報、ローカル変数	スレッドごとに独立	StackOverflowError
Metaspace（メタスペース）	クラス情報やメタデータを格納	JVM全体	OutOfMemoryError: Metaspace