JVM－运行时数据区

Java虚拟机在执行Java程序时会把它管理的内存区域划分为若干不通的区域。这些区域有各自的用途，以及创建、销毁时间。

运行时数据区

Java虚拟机管理的内存包括以下几个运行时数据区：

jvm_runtime.jpg

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看成是当前线程所执行字节码的指示器。

 Point 1 : 每条线程都有一个独立的程序计数器，各个线程之间互不影响，独立存储，也就是`线程私有`

**Point 1: ** Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器时间片的方式来实现的，为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置，因而，程序计数器这类内存为 线程私有。

• 线程正在执行一个Java方法，这个计数器记录的便是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；
• 线程正在执行一个Native方法，这个计数器的值则为空（Undefined）

  Point 2: 该区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError情况的区域

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虚拟机栈

虚拟机栈：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（方法运行期间的基础数据结构） 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口 等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

Point 3: 虚拟机栈是`线程私有`，它的生命周期和线程相同

大部分程序员会把Java内存划分为 堆内存 和 栈内存，而这里的“栈”指的就是这里的虚拟机栈，更准确的说是虚拟机栈中的局部变量表部分。
局部变脸表存放了变异期间可知的基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（对象起始地址的引用指针、代表对象的句柄或其它与此对象相关的位置）和returnAddress（一条字节码指令的地址）。
局部变量表所需要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确定的，在方法执行期间不会改变局部变量表的大小。

虚拟机对这个区域规定了两种异常状况：

• StackOverflowError 当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时
• OutOfMemoryError 如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时

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本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈作用相似，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。虚拟机规范没有对本地方法栈做强制的规定，不同的虚拟机可以自由的实现它。像Sun HotSpot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

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堆

堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块，也是垃圾收集器管理的主要区域（也被称为“GC堆”）。

Point 4: 堆是被线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。`此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存`。

Point 4: 所有的对象以及数组都在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些变化，所有对象都在堆上分配变得不再“绝对”了。

• 从内存回收的角度来看，基于收集器的分代回收算法，Java堆还可以分为：新生代和老年代；再细致一些有：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
• 从内存分配的角度来看，线程共享的堆可划分出多个线程私有的分配缓冲区。

不过不论怎么划分，都与存放的内容无关，无论哪个区域的分配，存储的都仍然是对象的实例。

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。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以实现成可扩展的，主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的。

可扩展控制通过参数 -Xmx,-Xms 控制。

如果在堆中没有内存去完成实例分配，并且堆也无法再扩展，将会抛出OutOfMemoryError异常。

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方法区

方法区用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码等数据。

Point 5 ： 方法区与堆一样，是被各个线程共享的内存区域。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中有类的版本、字段、方法、接口等描述信息，除了这些还有意向信息便是常量池，常量池用于存放编译期生成的字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

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直接内存

直接内存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。
JDK1.4中引入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堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样避免了在Java和Native堆之间复制数据，能在一些场景中显著提高性能。
服务器管理员在配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置 -Xmx 等参数信息，但是经常会忽略直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。