JVM内存管理

运行时内存区域

• 程序计数器：当前线程执行字节码的行号指示器，通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。分支、循环、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖计数器来完成。JVM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实现的。每个线程都会独立拥有一个计数器，互不影响；切换线程是会先将当前运行的线程的计数器保存，恢复下一个执行线程的计数器并恢复到正确的执行位置。像线程独立计数器这种内存区域属于“线程私有”的内存。
• 虚拟机栈（VM Stack）：这块内存也是线程私有的，生命周期和线程相同。描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。一个方法被调用到执行结束，对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程

栈规定了两种异常：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；如果栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

• 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用相似，只是本地方法栈是为执行Native方法服务的。本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMerroyError。
• Java堆（Heap）：虚拟机管理内存最大的一块，Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，虚拟机启动时就创建Java堆。Java堆唯一目的是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术的逐渐成熟，对象都在堆上分配也渐渐不再那么绝对了。

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”。
内存收集器基本都是使用的分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代。GC分代收集算法及JVM配置说明

• 方法区：与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。方法区也会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区也被称为“永久代”，也就是说垃圾收集行为很少在方法区域出现的，不代表数据进入方法区就能“永久”存在了。

• 运行时常量池：这是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息，还有一项是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。运行时常量池也会抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池具有动态性，Java并不要求常量一定只能在编译期产生。利用的较多的是String类的intern()方法。

• 直接内存：这不是虚拟机运行时数据区的一部分，但是这块内存也被频繁使用，并且可能导致OutOfMemoryError异常出现。

JDk1.4中新加入了NIO，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，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堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。在一些场景中可以显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。