JVM 内存区域

线程私有区域

程序计数器（Program Counter Register）

程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每个线程都有一个独立的程序计数器，线程私有。如果线程正在执行Java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是本地方法，计数器值为空（Undefined）。

主要作用

1. 指示下一条指令地址：程序计数器存储的是当前线程正在执行的字节码指令的地址。它指向方法区中该线程正在执行的方法的字节码地址，确保了线程能够准确地执行下一条指令。

2. 线程切换时保持状态：由于程序计数器是线程私有的，每个线程都有独立的程序计数器。这确保了在多线程环境下，线程切换后能够正确地恢复到上一个线程执行的位置。

3. 不会发生内存溢出：程序计数器是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。它只是一个计数器，不会进行内存分配，因此不存在内存溢出的问题。

生命周期

1. 线程创建时初始化：每个线程创建时，程序计数器会被初始化为0。这是线程刚刚启动时，程序计数器所处的初始状态。

2. 方法调用和返回：在方法调用时，程序计数器会记录调用位置的字节码地址。在方法返回时，它会恢复到上一个方法的调用位置。这保证了方法的顺利执行和返回。

3. 线程切换：线程切换时，当前线程的程序计数器值会被保存到线程私有的内存区域，切换到下一个线程时，程序计数器值会从线程私有的内存区域中恢复。

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

虚拟机栈是线程私有的，生命周期与线程相同。每个方法执行时会创建一个栈帧（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。局部变量表存放编译期可知的基本数据类型、对象引用和返回地址。栈深度超过虚拟机允许的深度时会抛出StackOverflowError；如果栈可以动态扩展但无法申请足够内存时会抛出OutOfMemoryError。

本地方法栈（Native Method Stack）

本地方法栈与虚拟机栈作用类似，区别在于虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈为执行本地（Native）方法服务。有的虚拟机（如HotSpot）将两者合并。同样会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。

线程共享区域

Java堆（Java Heap）

堆是虚拟机管理的最大一块内存，被所有线程共享，在虚拟机启动时创建。唯一目的是存放对象实例，几乎所有对象实例都在堆上分配内存（随着逃逸分析技术成熟，也可能在栈上分配）。堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也称为“GC堆”。从内存回收角度看可分为新生代、老年代等；从内存分配角度看可能存在多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）。堆可以处于物理上不连续但逻辑上连续的空间中，扩展时抛出OutOfMemoryError。

方法区（Method Area）

方法区是线程共享的内存区域，存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。在HotSpot虚拟机中也被称为“永久代”（JDK 8前），后改为元空间（Metaspace）并使用本地内存实现。方法区逻辑上是堆的一部分，但规范中要求与堆区分。溢出时抛出OutOfMemoryError。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）

运行时常量池是方法区的一部分，存放编译期生成的字面量和符号引用。Class文件中除了有类的版本、字段、方法等描述信息外，还有常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的字面量和符号引用，这部分内容在类加载后存放到运行时常量池中。动态性支持如String.intern()方法。溢出时抛出OutOfMemoryError。

补充说明

直接内存（Direct Memory）

直接内存并非虚拟机运行时数据区的一部分，但频繁使用（如NIO的ByteBuffer.allocateDirect）。这部分内存直接通过本地方法库分配，不受Java堆大小限制，但受本机总内存限制。配置时忽略直接内存可能导致OutOfMemoryError。

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注意：不同虚拟机实现可能有差异，以上描述基于Java虚拟机规范及HotSpot虚拟机的主流行为。