JavaVM
JVM

Java内存区域

Java与C++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的“高墙”，墙外面的人想进去，墙里面的人想出来。

运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。

Java虚拟机运行时数据区域

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变程序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、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，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，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，是线程私有的内存区域。

如果线程正在执行一个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Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。

程序计数器的内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的，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。每个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。每一个栈帧中分配多少内存基本上是在类结构确定下来时就已知的，尽管在运行期会由JIT编译器进行一些优化，但大体上可以认为时编译期可知的。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象的引用（reference类型，它可能是一个指向对象的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相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

虚拟机栈中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（当前大部分虚拟机都可以动态扩展，只是虚拟机规范中允许固定长度的虚拟机栈），如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用非常相似，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（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。本地方法栈与虚拟机栈一样也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

注：HotSpot虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

Java堆

对于大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆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虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例和数组都要在堆上分配，但是随着JIT（Just In Time，即时编译）编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术导致所有对象都在堆上分配逐渐变得不那么绝对。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做GC堆。从内存回收的角度来看，现在的收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点有Eden空间、From Survior空间、To Survovor空间等。

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的，通过-Xmx（JVM最大允许分配的堆内存）和-Xms（JVM初始分配堆内存）来控制。如果堆中没有内存完成实例分配，且堆也无法再扩展时，将抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

和Java堆一样是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。

对于习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序的开发者来说，很多人把方法区称为永久代，但是本质上两者并不等价，仅仅因为HotSpot的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理方法区内存，能节省为方法区编写内存管理代码，但对于其他虚拟机来说并不存在永久代的概念。使用永久代来实现方法区并非是一个好主意，这样更容易遇到内存溢出问题，因为永久代有-XX:MaxPermSize的设置上限，现在HotSpot也有放弃永久代并逐步采用Native Memory来实现方法区的规划，在HotSpot的JDK1.7中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移除。

方法区不需要连续内存、可选择固定大小、可扩展、可选择不实现垃圾收集。方法区内存回收的目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池是方法区的一部分。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进入方法区的运行时常量池中存放。除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池。运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，常量并非只有编译期才能产生，并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区域的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁使用，也可能导致OutOfMemoryError异常。本地直接内存的分配不会受Java堆大小的限制，但既然是内存，肯定受本地主机总内存和处理器寻址空间限制。再配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常忽略直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。