JVM运行时的数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的时候会把它管理的内存划分成不同的数据区域，这些区域有各自的用途，以及创建销毁时间，Java虚拟机管理的内存包括以下几个数据区域：

• 方法区
• 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 堆
• 程序计数器
  
  

1.程序计数器

程序计数器是一块较小的内存，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的信号指示器。字节码解释器工作时候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。

由于Java虚拟机多线程通过线程轮流切换并分配处理器执行时间方式实现，在任何一个时刻，一个处理器只会执行一条指令。因此，为了线程切换后能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，我们称之内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是一个native方法，这个计数器值为空。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

与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法所执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会通过创建一个栈帧（Stack Frame）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。

我们经常说java内存分为堆内存和栈内存，这样是和粗糙的。这种划分只说明大多数程序员最关注的、与对象内存分配关系最密切的内存区域是这两块。其中，栈就是现在讲的虚拟机栈或者说是虚拟机局部变量表部分。

局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、double）、对象引用（reference类型，它不等同与对象本身，可能是一个句柄也可能是一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码的地址）

其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间，其它数据类型只占用一个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，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表的大小。

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超过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（当前大部分Java虚拟机都可以动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），当扩展无法申请到足够的内存时候就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈发挥的作用是非常相似的。其区别不过是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了虚拟机用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverFlowException和OutOfMemoryError异常。

4.Java堆

对于大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟器启动时候创建。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以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。

Java堆是垃圾收集管理的主要区域，因此很多时候也被称作“GC 堆”，幸好没被翻译成垃圾堆（hhh，有趣）。如果从内存分配的角度看，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。不过，无论如何，存放的都是对象实例，进一步划分是为了更好管理内存，更快分配内存。

根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是可以扩展的就可以。在实现时候，我们既可以固定成固定大小的，也可以是可以扩展的。不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展的。如果堆中没有内存来完成实例，并且堆无法扩展时候，将会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区

方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于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个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做NonHeap，目的应该是于Java堆区分开来。

Java虚拟机对这个区域的限制十分宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。

根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法内存无法满足分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

6.运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件除了有类的版本、字段、方法。接口得过描述信息外，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中。

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然会受到方法区内存的限制，当常量池无法申请熬内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

7.直接内存