Java内存区域分布

（1）概述

Java虚拟机所管理的内存包括以下运行时数据区域

• 方法区和堆为线程共享区域
• 虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器为线程隔离区域，每一个线程都是独立的

（2）程序计数器

      程序计数器（Program Counter Resister）是一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码行号指示器。虚拟机的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吓一跳执行的字节码的指令、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础的功能都需要依赖这个计数器来完成。

      由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器的执行时间来实现的，在任何的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令，因此每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储。

（3）Java虚拟机栈

    Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

     局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型（boolean、byte、double、float、int、long、char、short）、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

    栈是有长度限制的，在这个区域有两种异常：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；如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

（4）本地方法栈

       本地方法栈（Native Method stack）和虚拟机栈是相似的，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法，而本地方法则为虚拟机使用到的Native方法。

（5）Java堆

        Java堆（Java Heap）是Java虚拟机内存中最大的一块，该区域存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。Java堆也是垃圾收集器管理的主要区域，现在的垃圾收集器基于分带手机算法（新生代、老生代）。

       Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，可以通过-Xmx和-Xms来控制大小，如果在堆中没有完成实例的分配，并且堆无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

（6）方法区

        方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的区域，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。

（7）运行常量池

        运行常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息之外，还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。

        运行时的常量池相对于Class文件的常量池有一个重要的特性是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，，在运行期间也可以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是String类的intern()方法。

（8）直接内存

        直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中的内存区域，但是这部分内存也被频繁使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常。

        在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在Java堆中的DirectByteBuffe对象作为这块内存的引用进行操作，这样可以显著的提高性能，因为这样可以避免在Java堆和Native堆来回的复制数据。

参考文献：《深入理解Java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践(第2版)》