前提：基于 java8 的 HotSpot

1. 程序计数器/PC 寄存器（Program Counter Register）

相当于程序执行的标记，字节码计时器就是通过计数器的值来决定下一条需要执行的命令，它控制着分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等。
另外，由于 cpu 会在多个线程之前切换，当 cpu 切回原线程时，也要根据计数器的值来继续执行，不至于重新执行或迷失。

程序计数器是线程独占的，每个线程都有各自的程序计数器。它的生命周期和线程相同，线程结束后会自动释放，而且程序计数器占用的内存较小，通常不会发生内存溢出，也不是垃圾回收关注的对象。

如果线程在执行一个 java 方法，程序计数器的值就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果线程在执行一个本地方法，这个计数器值则为空（undefined）。

2. 本地方法栈

与 java 虚拟机栈类似，只不过它是针对本地方法，java 虚拟机栈针对的是 java 方法（也就是字节码）

*3. java虚拟机栈

通常所说的栈就是指这个区域，它也是线程独占，生命周期与线程相同。就是用来执行方法的。

虚拟机栈描述了 java 方法执行的线程内存模型：
每个方法被执行的时候，虚拟机都会创建一个栈帧（Stack Frame），用于存局部变量表，动态链接，方法出口，操作数栈，和一些附加信息信息，每个方法被调用直到执行完毕，就对应着一个栈帧的入栈、出栈。

• 局部变量表 存放了编译期间可知的八种基本数据类型，对象引用(reference类型，指向对象真实地址)，returnAddress类型。
  局部变量表，通常是栈帧中最大的一部分，不仅影响栈的最大占帧数，而且由于它属于 GC Roots，所以也影响着 GC，是性能调优的重点关注对象。
• 操作数栈 用于存储计算过程中的中间结果，也作为计算过程中变量的临时存储
• 动态链接 用于将符号引用转换为对方法的直接引用
• 方法出口 就是指向程序计数器的值，也就是方法执行完成后的出口或者说下一条指令

异常

*4. java堆

这是 jvm 中最大的一块区域，是线程共享的区域，随着虚拟机启动而创建。它是用来存放对象实例的。
Java 堆主要分为2个区域-年轻代与老年代，年轻代包括 Eden 区和 Survivor 区，Survivor 区又分 From 区和 To 区。如下图：

堆内存空间及默认比例

堆区为什要分代？都放一起不好么？
根据工业统计，百分之九十的对象都是朝生夕死，只有较少的一部分对象需要长久保存，因此，把需要长久保存的对象放在一块（回收频率低），把刚创建的对象放在另一块（回收频率），方便回收，不用每次 GC 都扫描全堆

什么是 TLAB（Thread Local Allocation Buffer）？
堆区是线程共享的，这给线程通信带来便利，但是却给线程安全增加了负担。为了保证线程安全，不得不加锁，这就使得运行速度降低。TLAB 正是解决这个问题的，JVM 为每个线程在 Eden区 开辟一个线程独占的缓存空间，线程会优先使用 TLBA，在 TLAB 满了之后再使用 Eden 的空间。线程安全一定程度上得到了保障，同时也提升了内存分配的吞吐量，这种分配方式也称之为快速分配策略。

TLAB内存分配

*5. 方法区

方法区也是线程共享区，它用于存储虚拟机已加载的类型信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码缓存等。

我们经常能听到“永久代”，它只是方法区的一种实现，由于“永久代”需要设置上限，而这个上限有比较难估算，所以内存溢出比较常见。HotSpot 虚拟机在 java 8，已经用“元空间”（用本地内存实现）代替“永久代”，这样，方法区不用设置上限，理论上本地内存上限才是对它的限制。

方法区的数据也并非是“永久”的，常量池的回收和类型的卸载会在这里进行。

运行时常量池：

它是方法区的一部分。Class 文件除了有类的版本信息、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息——常量池表，用于存放编译器申城的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池。

6. 直接内存

*注意：这部分不属于运行时数据区

随着 NIO 的加入，引入了一种基于通道和缓冲区的 I/O 方式，他可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在 java 堆 的 DirectByteBuffer 对象操作这块内存。这样避免了 java 堆和 Native 堆来回复制数据，可显著提高性能。

所以分配内存时，除了运行时数据区，还要留下冲粗的空间给直接内存，否则也会出现 OOM。