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Java因为有自动内存管理机制，因此开发人员通常不须要担心内存泄漏等问题。可是这不意味着内存问题不会发生，因为不关注内存相关的问题，使得查找这方面的问题显得异常困难，因此了解虚拟机是如何使用内存是十分有必要的，还能够加深本身对程序的理解。全部JVM系列的内容都是阅读《深刻理解JAVA虚拟机》和《Java Virtual Machine Specification》，提炼归纳的，因为书的出版年限较早，当时JDK8尚未出来，这版还只是基于JDK7，本人功力尚浅，处于学习阶段，目前JDK9在测试之中。这段期间JVM技术也在发展，可能有些内容与目前的技术有所出入，固然变更也不太可能很大，不过阅读的时候要注意这个问题，若是有什么地方目前版本改进了，请指教，谢谢。数组
Java虚拟机定义了一些程序在运行期间会使用到的运行时数据区，其中有一些会随着虚拟机的启动时建立，退出时销毁，另外一些数据区域与线程对应，线程开始和结束会致使其对应的数据区域建立和销毁。多线程
红色指的是线程独立或称之为线程私有的内存，蓝色就是线程共享的区域了。函数
1)PC寄存器（程序计数器）：Java虚拟机支持多线程，每个虚拟机线程都有本身的PC（Program Counter）寄存器。在任什么时候刻，一条Java虚拟机的线程只会执行一个方法的代码，这个正在被执行的方法称之为当前方法（Current Method）。若是这个方法不是native的，那么PC寄存器就会保存正在执行的字节码指令的地址，若是该方法是native的，那PC寄存器的值是undefined。PC寄存器的容量至少应当能保存一个returnAddress类型的数据或者一个与平台相关的本地指针的值。这是JAVA虚拟机规范之中惟一一个没有规定任何OutOfMemoryError状况的区域。性能
2)Java虚拟机栈：Java中每个线程都有本身私有的Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack），这个栈与线程同时建立，用于存储栈帧（Frames）。其做用与传统语音（C语言等）中的栈很是相似，就是用于存储局部变量和一些过程结果的地方。其存储局部变量表、操做数栈、动态连接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。Java虚拟机栈可能有以下异常状况：1.若是线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机容许的最大容量时，会抛出一个StackOverflowError异常。2.若是Java虚拟机栈能够动态扩展，而且扩展的动做已经尝试过，可是目前没有申请到足够的内存去完成扩展，或者在创建新的线程时没有足够的内存去建立对应的虚拟机栈，那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。学习
3)本地方法栈：Java虚拟机实现可能会使用到传统的栈（一般称为‘C Stacks’）来支持native方法（指Java之外的其余语言编写方法）的执行，这个栈就是本地方法栈了（Native Method Stack）。当虚拟机使用其余语言来实现指令集解释器时，也会使用到本地方法栈。若是Java虚拟机不支持native方法，而且本身也不依赖传统栈，能够无需支持本地方法栈，若是支持本地方法栈，那这个栈通常会在线程建立的时候按线程分配。本地方法栈可能有以下异常状况：若是线程请求分配的栈容量超过本地方法栈容许的最大容量时，Java虚拟机将会抛出一个StackOverflowError异常。若是本地方法栈能够动态扩展，而且扩展动做已经尝试过，可是目前的没法申请到足够的内存去完成扩展，或者在创建新的线程时没有足够的内存去建立对应的本地方法栈，那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。测试
4)Java堆：在Java虚拟机中，堆（Heap）是能够供各条线程共享的运行时内存区域，也是供全部类实例和数组对象分配内存的区域。堆在虚拟机启动的时候就被建立了，它存储了被自动内存管理系统（Automatic Storage Management System,也就是常说的“Garbage Collector(垃圾收集器)"）所管理的各类对象，这些受管理的对象无需，也没法显式地被销毁。在实现时，能够是固定大小，也能够是可扩展的（经过-Xmx和-Xms控制）。若是实际所需的堆超过了自动内存管理系统能提供的最大容量，那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。spa
5)方法区：在虚拟机中，方法区（Method Area）是可供各个线程共享的运行时内存区域。方法区与传统语言中的编译代码储存区（Storage Area Of Compiled Code）或操做系统进程的正文段（Text Segment）的做用很是相似，它存储了每个类的结构信息，例如运行时常量池（Runtime Constant Pool）、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容，还包括一些在类、实例、接口初始化时用到的特殊方法。方法区在虚拟机启动的时候被建立，虽然方法区是堆的逻辑组成部分，可是简单的虚拟机实现能够选择在这个区域不实现垃圾收集。这个版本的Java虚拟机规范也不限定实现方法区的内存位置和编译代码的管理策略。若是方法区的内存空间不能知足内存分配请求，那Java虚拟机将抛出一个OutOfMemoryError异常。操作系统
6)运行时常量池：Runtime Constant Pool是每个类或者接口的常量池的运行时表示形式，它包括了若干种不一样的常量：从编译期可知的数值字面量到必须运行时解析后才能得到的方法或字段引用。运行时常量池扮演了相似传统语言中符号表（Symbol Table）的角色，不过它存储数据范围比一般意义上的符号表更为普遍。每个运行时常量池都分配在Java虚拟机的方法区中，在类和接口被加载到虚拟机后，对应的运行常量池就被建立出来。当建立类或接口的时候，若是构造运行时常量池所须要的内存空间超过了方法区所能提供的最大值，那Java虚拟机将会抛出一个OutOfMemoryError异常。线程
7)直接内存：直接内存（Direct Memory）并非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。可是这部份内存也被频繁地使用。并且也可能致使OutOfMemoryError异常出现。在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可使用native函数库直接分配堆外内存，而后经过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象做为这块内存的引用来操做。这样能在一些场景中显著提升性能，由于避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。各个区域总内存（包括直接内存）要小于物理内存。
看了一下JDK8的Java虚拟机规范，貌似没有太大的改变。
前面五个区域大体就是JVM的内存划分了，咱们最须要关注的是堆和Java虚拟机栈，一个保持着对象实例，一个是方法的执行数据，下一章会讲一下栈帧的结构，更方便理解方法是如何调用的。