JVM 运行时数据区域

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。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

所有线程共享的数据区是：方法区和堆

线程隔离的数据区是：虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）

是一块较小的内存空间，它的作用：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时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

多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（多核处理器是同一个内核）只会执行一条线程中的指令。

因此，为了线程切换后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，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，这类内存区域为“线程私有”的内存

如果线程执行的是Native方法，这个计数器则为空（Undefined）.

这个内存区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtal Machine Stacks）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事创建一个栈帧（Stack Frame，是方法运行期的基础数据结构）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。

java内存区分为堆内存（Heap）和栈内存（Stack）,这里的“栈”就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。

在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：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时会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈（Native Method Stacks）

虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError\OutOfMemoryError异常

Java堆（Java Heap）

对于大多数应用来说，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作“GC堆”（Garbage Collected Heap）

Java堆可分为：新生代、老年代；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Servivor空间等。

Java堆可以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，就像磁盘空间一样。

当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）

如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）

方法区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。

很多人愿意把方法区称为“永久代（Permanent Generation）”，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。

不需要连续的内存，可以选择固定大小或者可扩展，还可以选择不实现垃圾收集。

垃圾收集行为在这个区域比较少出现。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

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（Runtime Constant Pool）

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

运行时常量池相对于Class文件常量池的一个重要特征是具备动态性，运行期间也可能将新的常量放入池中，Spring类的intern()方法

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存（Direct Memory）

直接内存不是虚拟机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地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

本机直接内存的分配不会受到java堆大小的限制，但肯定会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制。