jvm运行时的数据区域

   根据Java虚拟机的规范，Java虚拟机所管理的内存将包括以下几个运行时数据区域,但是JVM实现的时候可能会将某些区域合并、共用。

 

1、程序计数器(Program Counter Register)

    程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看成是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每个线程都会有一个独立的程序计数器(线程私有，互不影响)来记录正在执行的虚拟机字节码指令地址，如果是Native方法，这个计数器值则为空(Undefined)。此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。

2、Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)

    与程序计数器一样，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(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链表、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。

    通常将JVM的内存区域粗略的分为堆和栈，这里所指的栈就是Java虚拟机栈。

    局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用和returnAddress(指向了一条字节码指令的地址)。

    其中64位的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间，其他的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间会在编译期完成分配，当方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

    Java虚拟机规范中，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 StackOverflowError异常。

3、本地方法栈(Native Method Stacks)

    本地方法栈与虚拟机栈的作用非常相似，只不过虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机使用的Native方法服务。不同的虚拟机对本地方法栈实现方式不同，其中Sun HotSpot虚拟机将本地方法栈和虚拟方法栈合二为一。本地方法栈也会抛出StackOverflowError和StackOverflowError异常。

4、Java堆(Java Heap)

    Java堆是Java虚拟机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。Java虚拟机规范中描述：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

    Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，也被称为GC堆。从内存回收的角度看可以细分为：新生代和老年代；新生代可分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。从内存分配角度看，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)。    

    如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展的时候，就会抛出OutOfMemoryError异常。

5、方法区(Method Area)

    方法区是所有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、即使编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一部分，但是它有一个别名-NonHeap(非堆),目的是与Java堆区分开。

    HotSpot虚拟机上，很多人将方法区描述为永久代(Permanent Generation),本质上两者并不等价，或者说使用永久代来实现了方法区。

    垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，这个区域的内存回收主要目标是针对常量池的回收和对类型的卸载。当方法区的内存无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

6、运行时常量池(Runtime Constant Pool)

    运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项是常量池，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。

    运行期常量池是方法区的一部分，所以也会受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

7、直接内存(Direct Memory)

    直接内存并不是虚拟机运行时的数据区域，但是这部分内存也会被频繁使用，而且也有可能导致OutOfMemoryError异常。

    NIO中引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

    直接内存不受Java堆大小的限制，但是会受本机总内存的限制。如果各个区域的内存总和大于物理内存，那么会导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。