Java 运行时数据区域

Java运行时内存区域

程序计数器

程序计数器是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器。所以程序计数器是线程私有的内存。

虚拟机栈

虚拟机栈是由栈帧组成的，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧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，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。

虚拟机栈也是线程私有的。

该区域可能出现的异常情况：

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度，将抛出StackOverflowError异常。
• 如果虚拟机栈可以动态扩展，但在扩展时无法申请到足够的内存，将抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用相似，区别是虚拟机栈执行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Natvie方法服务。

Java堆

Java堆是Java虚拟机所管理的最大内存区域，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。可利用参数 -Xms 和 -Xmx 进行堆内存控制。

这块区域也是垃圾收集器管理的主要区域，由于收集器基本都采用分代收集算法，所有堆内存也分为新生代、老年代，再细致一点的有Eden空间、Fron Survivor空间、To Survivor空间等。

Java堆是线程共享的内存区域。

方法区（JDK 1.7）

方法区用于存储已经被虚拟机加载的类信息，常量、静态变量编译后的代码等数据。这块区域也被称为永久代。
可利用参数 -XX:PermSize -XX:MaxPermSize 控制初始化方法区和最大方法区大小。

方法区是线程共享的内存区域。

元空间（JDK 1.8）

在 JDK1.8 中已经移除了方法区（永久代），并使用了一个元空间进行代替，使用本地内存来存放类的元数据。

默认情况下元空间会根据使用情况动态调整，避免了由于加载类过多从而出现 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。

可使用-XX:MaxMetaspaceSize来控制最大内存。

和永久代不同的是，元空间存储类的元信息，静态变量和常量池等并入堆中。相当于永久代的数据被分到了堆和元空间中。

运行时常量池

在JDK1.7中，运行时常量池是方法区的一部分，除了保存Class文件中的类的版本、字段、方法接口等描述信息外，还有常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。

直接内存

直接内存也称为堆外内存，并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中农定义的内存区域。

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。

本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，受到本机总内存大小限制。
配置虚拟机参数时，不要忽略直接内存，防止出现OutOfMemoryError异常。