JVM运行时数据区域

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成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，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而销毁。Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域，如下图所示。

1.程序计数器
　　程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。虚拟机的概念模型中（各种虚拟机实现不同），字节码解释器工作时就是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、线程恢复等均依赖这个计数器完成。
　　由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现，在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。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，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“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Native方法，这个计数器值则为空。程序计数器（Program Counter Register）是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OOM errror 的情况。
2.Java虚拟机栈
　　与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述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用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。方法的调用至完成，意味着栈帧在虚拟机栈入栈到出栈的过程。
　　通常所指的“栈”也就是虚拟机栈，或者是虚拟机栈中局部变量表部分。局部变量表存放了编译期各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用数据类型和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
　　其中long和double64位长，占用两个局部变量空间（Slot），其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需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：若线程请求的栈深度大于当前虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverFlowError异常；若虚拟机栈可动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError。
3.本地方法栈
　　 本地方法栈与虚拟机栈作用非常相似，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈也会出现StackOverFlowError和OOME。
4.Java堆
　　对于大部分应用来说，Java堆是JVM管理的最大一块内存。Java堆被所有线程共享，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存。Java虚拟机规范中描述：所有对象的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发展，栈上分配、标量替换优化技术将会导致所有对象都分配在堆上变得不是那么“绝对”了。
　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也称为“GC堆”.采用分代收集算法，可细分为：新生代和老年代；再细致可分成Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。从内存分配角度看，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（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
　　Java堆可以处于物理上不连续的空间内存中，只要逻辑上连续即可。实现时可以固定也可以可扩展，目前主流的虚拟机都是按照可扩展来的。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展，将会抛出OOME。
5.方法区
　　方法区与堆一样，线程共享，被用来存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。
6.运行时常量池
　　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、接口等信息外，还有信息常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。不过一般来说，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。
　　运行时常量池具备动态性，也就是说，并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能就爱那个新的常量放入池中，如String类的intern()方法。
　　受方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OOME。
注：参考《深入理解Java虚拟机》