聲明：本文摘抄自《深入理解Java虛擬機(jī)》一書，本文完全為自我學(xué)習(xí)，請(qǐng)感興趣的同學(xué)購(gòu)買正版，支持原創(chuàng)
??Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過程中，會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時(shí)間，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)的啟動(dòng)而存在，有的區(qū)域則依賴用戶線程的啟動(dòng)和結(jié)束而建立和銷毀。
??根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范（Java SE7 版）》的規(guī)定，Java 虛擬機(jī)包含以下幾個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域。
1. 程序計(jì)數(shù)器
??程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，可以將它看做當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器就是通過改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值，來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
??由于Java虛擬機(jī)的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器都只會(huì)處理一條線程中的指令。因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器。
??如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令地址。如果線程正在執(zhí)行的是Native方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值為空（Undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。
2. 虛擬機(jī)棧
??與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java 虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。
??虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。
??局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、long、float、double）和對(duì)象引用類型。
??在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域定義了兩種異常類型：StackOverflowError和OutOfMemoryError。棧內(nèi)存容量可以由-Xss參數(shù)設(shè)定。
3. 本地方法棧
??本地方法棧（Native Method Stack）與虛擬機(jī)棧發(fā)揮的作用相似，只不過Java虛擬機(jī)棧是為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。
??在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域定義了兩種異常類型：StackOverflowError和OutOfMemoryError。
3. 堆
??Java堆（Heap）是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域用于存放類實(shí)例（對(duì)象）和數(shù)組。
（The Java Virtual Machine has a heap that is shared among all Java Virtual Machine threads. The heap is the run-time data area from which memory for all class instances and arrays is allocated.---Java虛擬機(jī)規(guī)范（Java SE7版））
??Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，只要邏輯上是連續(xù)的即可。
??在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域定義了OutOfMemoryError異常類型。通過-Xms參數(shù)設(shè)置堆內(nèi)存的最小值，-Xmx參數(shù)設(shè)置堆內(nèi)存的最大值。通過參數(shù)-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以讓虛擬機(jī)在出現(xiàn)內(nèi)存溢出時(shí)Dump出當(dāng)前的內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照以便進(jìn)行事后進(jìn)行分析。
4. 方法區(qū)
??方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，為了與Java堆區(qū)分開來，給它起了一個(gè)別名叫做Non-Heap(非堆)
??在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域定義了OutOfMemoryError異常類型。通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法區(qū)的大小，從而間接限制其中運(yùn)行時(shí)常量池的容量。
5. 運(yùn)行時(shí)常量池
??運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本信息、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項(xiàng)是常量池（Constant Pool Table），用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放。
??運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)與Class文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性，Java語(yǔ)言并不要求常量一定在編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間頁(yè)可能將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用的比較多的是String類的intern方法。
??在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域定義了OutOfMemoryError異常類型。
6. 直接內(nèi)存
??直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。
??在JDK1.4中新加入的NIO（New Input/Output）類，引入了一種基于通道（Channel）與緩沖區(qū)（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個(gè)存儲(chǔ)在Java堆中的DirectByteBuffer對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。
??直接內(nèi)存不受Java堆大小的限制，但是，既然是內(nèi)存，肯定還是會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存大小及處理器尋址空間的限制。Java各個(gè)內(nèi)存區(qū)域總和+直接內(nèi)存大于物理內(nèi)存限制時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存動(dòng)態(tài)擴(kuò)展時(shí)OutOfMemoryError異常。
