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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。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁时间，有的区域则依赖用户现场的启动和结束而建立和销毁。
一. 程序计数器
线程私有的。占用较小的一块内存空间，可以跟CUP里的PC类比，是程序执行的控制器。通过改变计数器的值来选择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。如果线程执行的是一个Java方法，PC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，这个计数器则为空（Undefined）。
二. Java虚拟机栈
线程私有。描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型，对象引用和returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。64位长度的long和double类型的数据占用2个局部变量空间（Slot），其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间就已经完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量的大小。
会出现两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将会抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机可以动态扩展，但是扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出OutOfMemoryError异常。
三. 本地方法栈
与虚拟机栈作用相似，区别是虚拟机栈为java方法服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。该区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。
四. Java堆
线程共享。唯一目的是存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存，也是垃圾收集器最主要的区域。从垃圾回收的角度看，可以为新生代和老年代；在细致一点的有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间。大小可通过-Xmx 和 -Xms参数来控制。会抛出OutOfMemoryError异常。
五. 方法区
线程共享。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。在JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。垃圾收集行为在这个区域比较少出现。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemeoryError异常。
六. 运行时常量池
方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，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，这部分内容在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
Java虚拟机对Class文件每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格规定，每个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可，转载和执行，当对于运行时常量池，Java虚拟机规范没有做任何细节的要求。一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特性是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译器才能产生，也就是并非置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的是String类的intern()方法。常量池无法申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
七. 直接内存
直接内存并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。但是这部分也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
在JDK1.4中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，肯定还是会受到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制。服务器管理员在配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置-Xmx等参数，但经常忽略直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制（包括物理的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。
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