2016-04-11

Java虚拟机内存区域

Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：

运行时数据区域	英文	备注	是否线程共享	是否出现异常
程序计数器	Program Counter Register		线程私有	无
Java虚拟机栈	JavaVirtual Machine Stacks	局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等	线程私有	StackOverflowError异常、OutOfMemoryError异常
本地方法栈	Native Method Stack	为Native方法服务	线程私有	StackOverflowError异常、OutOfMemoryError异常
Java堆	Java Heap	数组和对象实例	线程共享	OutMemoryError异常
方法区	Method Area（Non-Heap）	已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译期编译后的代码等	线程共享	OutMemoryError异常

Java虚拟机运行时数据区

程序计数器

是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当先线程所执行的字节码的行号指示器。
在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。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，这类内存区域被称为“线程私有”的内存。
在任意时刻，一条JVM线程只会执行一个方法的代码。该方法称为该线程的当前方法（Current Method）
如果正在执行的方法是java方法，那计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；
如果正在执行的方法是Native方法，那计数器的值为空（Undefined）。
生命周期：随线程而生死
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。

Java虚拟机栈

也是线程私有的，这个栈与线程同时创建，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、动态链接、方法出口等信息。
每个栈帧是一个方法运行期的基础数据结构，当线程调用了一个Java方法时，一个栈帧就被压入（Push）到相应的Java方法栈。当线程从一个Java方法返回时，相应的Java方法栈就弹出（Pop）一个栈帧。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、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。
JVM stack 可以被实现成固定大小，也可以根据计算动态扩展
在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

为虚拟机使用到的Native方法服务。
会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

Java堆

Java堆是被所有线程所共享的一块内存区域，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。几乎所有的对象实例以及数组都要在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，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、ToSurvivor空间等。
可以是由不连续的物理内存空间组成的，只要逻辑上是连续的即可。并且既可以固定大小，也可以随着需求动态扩展（-Xms和-Xmx），并在不需要过多空间时自动收缩。
如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展，就会抛OutOfMemoryError异常。

方法区

各个线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译期编译后的代码等数据。
在虚拟机启动的时候创建。
不需要连续的内存，可以选择固定大小或者可扩展
当方法去无法满足内存分配需求时，就会抛OutOfMemoryError异常。
运行时常量池（Runtime Constant Pool，简称RCP）
运行时常量池是方法区的一部分，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进入方法区的运行时常量池中存放。
具备动态性，不要求常量一定只有编译期才能产生，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，运行期间也可能将新的常量放入池中，如String类的intern()方法
当常量池无法再申请到内存时就会抛出OutMemoryError异常。

直接内存

不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。
服务器管理员配置虚拟机参数时，一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制（包括物理上的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。
NIO(New Input/Output)类引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过UI个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

public class Test { 
        public static void main(String[] args) { 
                public Test t = new Test();
                //JVM将Test类信息加载到方法区,new Test()实例保存在堆区,Test引用保存在栈区  
        }
}

内容引用来自于(《深入理解Java虚拟机》)[https://book.douban.com/subject/6522893/]

程序计数器

Java虚拟机栈

本地方法栈

Java堆

方法区

运行时常量池（Runtime Constant Pool，简称RCP）

直接内存