JVM之运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域会随着虚拟机进程的启动而存在，而有的区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。接下来我将详解介绍各个数据区域。下图为Java虚拟机运行时数据区
JVM之运行时数据区域

线程私有区

程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）:是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码行号指示器即记录着当前线程所执行到的行号。

意义

由于Java虚拟机是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间来支持多线程的，因此每个线程拥有一个独立的程序计数器可以保证线程切换后能恢复到正确的执行位置。

注意

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。
如果正在执行的是一个Native(本地)方法，这个计数器值则为空(Undefined)。
程序计数器内存区域是唯一一个在Java虚拟机上发生内存溢出异常（OutOfMemory）的区域。

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,它的生命周期和线程是相同的，每个线程在创建的时候会创建属于自己的栈。虚拟机栈是用来描述Java方法执行的内存模型，每个Java方法在执行的同时会创建一个栈帧（Stack Fram:方法运行时的基础数据结构）用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
局部变量表：存放了编译器期可知的各种java基本数据类型、对象引用（refence，它等同于对象本身，可能是指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象有关的位置）和returnAddress类型（执行了一条字节码指令的地址）。

意义

JVM是基于栈的，每个java方法从调用到执行结束都对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的整个过程。

注意

局部变量表的存储空间在编译期完成分配，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
如果线程请求栈深度大于虚拟机锁允许的深度，将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机栈在动态扩展的时候无法申请到足够的内存就会抛出OutOfMemoryError异常。

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，它们的区别在于虚拟机栈执行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Native方法服务。

注意

如果线程请求栈深度大于虚拟机锁允许的深度，将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机栈在动态扩展的时候无法申请到足够的内存就会抛出OutOfMemoryError异常。

线程共享区

Java堆

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存区域中最大的一块，它被所有的线程共享，在虚拟机启动时创建；此内存区域的唯一目的是用来存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里面分配。
Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，因此很多时候也叫"GC堆"（Garbage Collected Heap）。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要是逻辑上连续的；Java堆在创建的时候可以是固定的也可以是可扩展的。

注意

随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，所有对象都在堆上分配内存变的不在绝对，有些对象实例可能分配在栈中。
如果在堆中没有内存用来给实例分配或者堆无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

方法区（Method Area）与Java堆一样是所有线程共享的内存区域，它用来存储运行时常量池、已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态常量、即时编译器编译后的代码等数据。Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），借此把它和堆区分开。

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constart Pool）是方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本信息、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constart Pool）,用来存放编期生成的各种字面量和符号引用，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。运行时常量池除了保存上述内容还会存储翻译出来的直接引用。

注意

运行时常量池具有动态性，可以在运行期间将新的常量放入常量池中。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
当常量池无法申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。