Java内存区域简述

在Java中，内存由虚拟机进行管理，不像C++那样需要为每个对象写相应的delete/free方法，不容易出现内存泄漏和内存溢出的问题。
Java虚拟机在执行java程序的过程中会把他所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，如下图所示：

程序计数器

程序计数器是一块很小的内存区域，可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器在工作的时候就是通过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这个计数器来完成。当进行多线程编程时，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有一个程序计数器，也就是说程序计数器不是所有线程共享的，每个线程的程序计数器都相互不影响，因此把这类内存区域称为“线程私有”的内存。另外，此内存区域是唯一一个没有在Java虚拟机规范中规定出现OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

以前经常说的java内存分为堆和栈（不严谨），其中说的栈就是指的Java虚拟机栈或者是虚拟机栈中局部变量表部分。虚拟机栈是Java方法执行的内存模型，每个方法执行的时候都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈等信息。每一个方法从调用开始到结束，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程，因此，我们也可以知道Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期和线程的生命周期一样，也就解释了在方法中声明的变量不存在线程同步的问题。再来说局部变量表，它存放了编译期可知的基本数据类型、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。局部变量表所需要的内存空间在编译期完成分配，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知道的，方法运行期间不会改变局部变量表的大小。在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况: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，当不能扩展时会抛出OutOfMemoryError。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的，虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务，本地方法栈为虚拟机执行native方法服务，同样是线程私有的。虚拟机规范中对本地方法栈中使用的语言、方式和数据结构没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由的实现它。和虚拟机栈一样，它也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。

Java堆

堆是虚拟机管理的内存中最大的一块，和上面说的几个区域不一样，它不是线程私有的，而是所有线程所共享的一块内存区域，Java虚拟机规范中描述道：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术的成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化，所有对象都在堆上分配也变得不是那么绝对。Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域，因此有时候也被称为GC堆。神奇的是，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就可以。当堆上的内存被用完，并且也不能拓展时，就会抛出OutOfMemoryError。

方法区

方法区和java堆一样，是所有线程共享的，它用来存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码等数据。java虚拟机规范对方法区的限制十分宽松，和Java堆不需要连续的物理空间，可以选择固定大小和可拓展，还可以选择不实现垃圾回收。在这个区域实现垃圾回收是有必要的，但实现起来比较困难。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError。