《深刻理解Java虚拟机》--Java内存区域

运行时数据区域： 

       Java虚拟机在执行Java程序的过程当中会把它所管理的内存划分为若干个不一样的数据区域。         以下图所示：

各区域功能：

1.程序计数器（Program Counter Register）

• 是一块较小的内存空间，它能够看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工做时就是经过改变这个计数器的值来选取下一条须要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需 要依赖这个计数器来完成。
• 因为Java虚拟机的多线程是经过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的， 在任何一个肯定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来讲是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。所以，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都须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，咱们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
• 若是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；若是正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空(Undefined)。此内存区域是惟一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError状况的区域。

2.Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

• 虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每一个方法在执行的同时都会建立一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操做数栈、动态连接、方法出口 等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
• 局部变量表存放了编译期可知的各类基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、 float、long、double）、对象引用（reference类型，它不等同于对象自己，多是一个指向对象起始地址的引用指针，也多是指向一个表明对象的句柄或其余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）。
• 基本数据类型中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其他的数据 类型只占用1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，这个方法须要在帧中分配多大的局部变量空间是彻底肯定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

3.本地方法栈（Native Method Stack）

与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚 拟机使用到的Native方法服务。

4.Java堆（Java Heap）

• 对于大多数应用来讲，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被全部线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时建立。此内存区域的惟一目的就是存放对象实例，几乎全部的对象实例都在这里分配内存。
• Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，所以不少时候也被称作"GC堆"(Garbage Collected Heap)，若是从内存回收的角度看，因为如今收集器基本都是采用的分代收集算法， 因此Java堆中还能够细分为：新生代和老年代；在细致一点的有Eden空间, From Survivor空间，To Survivor空间等。不过，不管如何划分，都与存放内容无关，不管哪一个区域，存储的都仍然是对象实例，进一步划分的目的是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。
• 根据Java虚拟机规范的规定，Java堆上能够处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的便可，就像咱们的磁盘空间同样。在实现时，既能够实现成固定大小的，也能够是可拓展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可拓展来实现的( 经过-Xms 初始化堆，-Xmx 最大堆空间)，若是在堆中没有内存完成实例分配, 而且堆也没法在拓展时，将会抛OutOfMemoryError异常。

5.方法区（Method Area）

• 与Java堆同样，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信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，可是它却有一个别名叫作Non-Heap（非堆），目的应该是与Java堆区分开来。
• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各类字面量和符号引用，这部份内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具有动态性，Java语言并不要求常量必定只有编译期才能产生，也就是并不是预置入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，这种特性被开发人员利用得比较 多的即是String类的intern（）方法。

6.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。显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，可是，既然是内存，则确定仍是会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制。服务器管理员配置虚拟机参数时，通常会根据实际内存-Xmx等参数信息，但常常会忽略到直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制(包括物理上的和操做系统级的限制)，从而致使动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。