Chapter 2 Java内存区域与内存溢出异常

2.2 运行时数据区域

运行时数据区

2.2.1 程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看做是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。

为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每个线程都有独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存为线程私有的内存。

2.2.2 Java虚拟机栈

与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行时的内存模型：每一个方法在执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame，方法运行时的基础数据结构），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。每一个方法从调用到完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

2.2.3 本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为执行虚拟机使用到的native方法服务。

2.2.4 Java堆

Java堆（Java Heap）是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。Java堆唯一的目的就是存放对象实例。所有的对象以及数组都在堆上分配。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为GC堆（Garbage Collected Heap）。

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，就像磁盘空间一样。

2.2.5 方法区

方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译后的代码等数据。

2.2.6 运行时常量池

运行时常量池（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，接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容在类加载后存放在方法区的运行时常量池中。

运行时常量池

2.2.7 直接内存

直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分。在JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一种基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的IO方式。它可以使用Native函数直接分配堆外内存，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。

2.2.8 new 指令执行过程

虚拟机遇到一条new指令时，首先去检查这个指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用所代表的的类是否已经被加载解析和初始化过。如果没有，则先执行相应的类加载的过程。在类加载检查通过以后，接下来虚拟机为新生对象分配内存。