Java虚拟机运行时区域划分

        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为若干个不同的数据区域，这些数据区域有各自的用途以及创建时间和销毁时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁，Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域，如图所示。

1.程序计数器

        程序计数器是一块很小的内存空间，可以看做是当前线程所执行字节码的行号指示器 ，在Java虚拟机概念模型中，字节码指示器工作时就是通过改变这个计数器的值来选区下一条需要执行的字节码指定，它是程序控制流的指示灯，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完成。

        Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来时间，在任一时刻，一个处理器只能执行一条线程中的指令，因此，为了线程切换后能回复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程互不影响，独立存储，这类内存成为“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，如果正在执行的是本地(native)方法，这个计数器值则应为(undefined)，此内存区域是唯一一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何OOM(OutOfMemoryError)异常的区域。

        注：本地(native)方法,不在jvm范畴之内，没法编译它和给它偏移量，同时无法生成字节码，因此不存在指令地址，即JVM获取不到native实现，只能通过系统指令去调用native方法(调用时相当于重开一个线程)，在这里可以理解为C/C++暴露出来的接口。

2.Java虚拟机栈

        同程序计数器一样，Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)也是线程私有的，它的生命周期与线程相同，虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型，每个方法被执行时，Java虚拟机都会同步创建一个栈桢用于存储局部变量表，操作数栈，动态连连接，方法出口等信息，每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈桢在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

        局部变量表中存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本类型(boolean byte short int  char float long double)对象引用(reference)类型(它不等同于对象本身，可能是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者其他与此对象相关的位置)，和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。

       这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局本变量槽(Shot)来表示，除了long 和double占两个槽位，其他类型占一个槽位，局部变量表所需的内存空间再编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈桢总分配多大的局部空间变量是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

        注：要执行一个方法，将该方法的栈帧压入栈顶，方法执行完成其栈帧出栈，一个线程对应一个栈，一个栈中包含多个栈桢。  

3.本地方法栈

        本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用相似，其区别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虚拟机使用到本地方法服务。

4.Java堆

        Java堆是是虚拟机所管理的内存中最大的一块，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。在此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，Java中“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。

       Java堆既可以被实现成固定大小，也可以是可扩展的(通过参数-Xmx和-Xms设定)，如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且对也无法再扩展时，将抛出OOM异常。

5.方法区

        方法区(Method Area)与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器后的代码缓存等数据。

       方法区的垃圾回收主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，如果方法去无法满足新的内存分配需求时，将抛出OOM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，还有一项信息是常量池表，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容在类加载后存放到方法去的运行时常量池中。

       一般来讲，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把符号引用翻译出来的额直接引用也存储再运行时常量池中。

       运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征就是具备动态性，Java语言并不要求一个常量一定在编译期间才能产生，运行期间可以将新的常量放入池中，利用的比较多的就是String类的intern()方法。

        运行时常量池是方法区的一部分，当常量池无法再申请到内存时，会抛出OOM异常。

7.直接内存

        直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，但这块区域被频繁的使用。在JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一中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，然后通过一个存储再Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用直接操作，这样做能显著提高性能，避免Java堆和Native堆中来回复制数据。当虚拟机各个内存区域总和大于物理限制时，同样会出现OOM异常。