Java虚拟机运行时数据区域

Java虚拟机在执行java程序的过程中会把它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，以及创建和销毁的时间。Java虚拟机管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：

下面我们分别来看一些每一个数据区域的功能。

1. 程序计数器

程序计数器时一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器的工作就是通过改变这个计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令的。

由于多线程机制是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间来进行的，在一个时刻，处理器只能执行一条线程中的指令。因此，每一个线程都需要有一个独立的程序计数器，各线程间的程序计数器互不影响，独立存储。也就是说，程序计数器是线程私有的内存。

如果线程正在执行一个Java方法，那么这个计数器记录的就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果正在执行一个Native方法，那么这个计数器的值为空。

程序计数器是Java运行时区域中唯一没有任何OutOfMemoryError情况的区域。

2. 虚拟机栈

其中我们最熟悉的应该就是局部变量表，局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean,byte,int…），对象引用（不等同于对象本身，是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他对象相关的位置）和returnAddress（指向了一条字节码指令的地址）。

在虚拟机规范中，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；如果虚拟机栈动态扩展，扩展到无法申请足够的内存，将抛出OutOfMemoryError。

3. 本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别是：虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方放栈则为Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OurOfMemoryErrot异常。

4. 堆

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堆是被所以线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所以的对象实例都在这里分配内存。

Java堆垃圾收集器管理的主要区域，因此也成为GC堆。从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。

堆可以处理物理上不连续的内存空间，只要逻辑上是连续的就可以了。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的。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。

5. 方法区

方法区也是各个线程共享的内存区域，它存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译后的代码等数据。
Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，不需要连续的内存和可以选择固定大小，还可以选择不进行垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是较少出现的。
当方法区无法满足内存分配需求时，将会抛出OutOfMemeoryError异常。
运行时常量池时方法区最重要的一部分。Class文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内存将是类加载后进入方法区运行时常量池中存放。