【JVM总结】JVM运行时数据区域
目录
线程独占区
程序计数器
java虚拟机栈
本地方法栈
线程共享区
java堆
方法区
直接内存（Direct Memory）
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。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而启动，有些区域是依赖于用户线程的启动和结束而建立和销毁，jvm运行时数据区域图如下：
线程独占区
程序计数器
- 作用
当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节 码指令。分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能都依赖这个计数器来完成。
- 意义
java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个时刻，处理器只会执行一条线程的指令。因此，为了线程切换后能够恢复正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各个线程 之间的计数器互不影响。
- 存储内容
如果线程执行的是一个Java方法，存储的是虚拟机字节码指令的地址。
如果执行的是native方法，存储的内容为空。
- 异常
此内存区域是唯一一个在Java虚拟机中不会发生内存溢出异常（OutOfMemoryError）情况的区域。
java虚拟机栈
- 作用
每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被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从入栈到出栈的过程。
- 意义
经常有人把内存区域分为堆内存和栈内存，这种分法比较粗糙，而所指的“栈”就是这个虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。
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，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
- 存储内容
每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象应用类型和returnAddres类型（指向下一条字节码指令的地址）。
- 异常
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机动态扩展无法申请足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
本地方法栈
- 作用
为JVM所调用到的Nativa即本地方法服务。
- 异常
和虚拟机栈出现的异常很相像。
线程共享区
java堆
- 作用
存放对象实例，所有的对象实例和数组都要在这里分配内存，但随着JIT编译器的发展和逃逸分析计数的逐渐成熟，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。
- 意义
java堆是垃圾回收器管理的主要区域，因此很多时候也被称为"GC堆"。java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。
- 存储内容
对象实例和数组
- 异常
如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法在扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区
- 作用
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、运行时常量池等数据。
- 意义
垃圾收集行为在这个区域比较少出现，这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。一般来说这个区域的回收“成绩”比较令人满意，一起是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这个区域的回收确实是有必要的。
- 存储内容
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、运行时常量池等数据
运行时常量池用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征时具备动态性，java语言并不要求常量一定只能在编译器产生，也就是并非置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，在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的比较多的便是String类的intern()方法。
- 异常
当方法区无法满足内存分配要求时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
直接内存（Direct Memory）
直接内存（Direct Memory）并不是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，但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
JDK1.4加的NIO中，ByteBuffer有个方法是allocateDirect(int capacity) ，这是一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。