虚拟机内存划分

当java程序员将内存控制的权利交给了Java虚拟机，一旦出现内存泄露和溢出方面的问题，如果不了解虚拟机是怎样使用内存的，那么排查错误将会成为一项异常艰难的工作。

下面会介绍Java虚拟机内存的各个区域，讲解这些区域的作用、服务对象以及其中可能产生的问题。

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器。

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作的时候就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器。并且各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这列内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空，次内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

很多人会将Java内存区分为堆内存和栈内存，虽然这样很是粗糙单确是大多数程序员最关注的。

栈内存指的是虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分，局部变量表主要存放了各种基本数据类型、对象引用和returnAddress（指向了一条字节码指令的地址）

这个区域有两种异常状况：

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
• 如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存是会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，区别在于是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

Java堆

Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。

Java堆可处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常

方法区

方法区和Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。

当运行时常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常

直接内存

虽然直接内存并不是虚拟机的运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁的使用，也有可能导致OutOfMemoryError异常

服务器管理员配置虚拟机参数时，一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常