運行時數(shù)據(jù)區(qū)域
JAVA虛擬機在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。Java虛擬機所管理的內(nèi)存包括如下幾個部分：
程序計數(shù)器
程序計數(shù)器是一塊較小的空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。由于Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的，在任何一個確定的時刻，一個處理器都只會執(zhí)行一條線程中的指令。因此為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要一個獨立的程序計數(shù)器，各條線程之間計數(shù)器互不影響，獨立存儲。
如果線程正在執(zhí)行一個Java方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址；如果線程正在執(zhí)行的是一個Native方法，這個計數(shù)器則為空。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在Java虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。
Java虛擬機棧
虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。如下：
每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機棧中入棧到出棧的過程。
局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型、引用類型（reference類型，它不等同于對象本身，可能是一個指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?，也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關(guān)的位置）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）。
局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的局部變量表空間是完全確定的，該方法運行期間不會改變局部變量表的大小。
在Java虛擬機規(guī)范中，對這個區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度（例如一個方法循環(huán)的遞歸自己，不加任何控制），將拋出StackOverflowError異常：如果虛擬機?？梢詣討B(tài)擴(kuò)展，擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。
本地方法棧
本地方法棧與虛擬機棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，它們之間的區(qū)別不過是虛擬機棧為虛擬機執(zhí)行Java方法服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機使用Native方法服務(wù)。與虛擬機棧一樣，本地方法棧也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
Java堆
Java堆是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動時創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存。虛擬機規(guī)范中是這樣描述的：所有的對象實例以及數(shù)組都要在堆上分配。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多時候也被稱作“GC堆”。具體的垃圾回收后面文章再詳細(xì)說。
根據(jù)Java虛擬機規(guī)范的規(guī)定，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上是連續(xù)的即可，就像我們的磁盤空間一樣。在實現(xiàn)時，既可以實現(xiàn)成固定大小的，也可以是擴(kuò)展的，不過當(dāng)前主流虛擬機都是可擴(kuò)展的（通過-Xmx和-Xms控制）。如果堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且堆也無法再擴(kuò)展時，就會拋出OutOfMemoryError異常。
方法區(qū)
方法區(qū)與Java堆一樣，是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
對于HotSpot虛擬機，方法區(qū)也可以叫做“永久代”（后面垃圾回收文章中將會詳細(xì)解釋）。Java虛擬機規(guī)范對方法區(qū)的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存空間和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外，還可以選擇不實現(xiàn)垃圾收集。
根據(jù)Java虛擬機規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。
運行時常量池
運行時常量池是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用于存放編譯器生成的各種 字面量 和 符號引用 ，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運行時常量池中。一般來說，Java虛擬機還會把翻譯出來的 直接引用 也存儲在運行時常量池中。
- 字面量：代碼中固定值的表示法，例如：int i = 1; 1就是字面量。
- 符號引用：在Java中，編譯時，java類并不知道所引用類的實際地址，因此只能使用符號引用來代替，比如People類中引用了Student類，在編譯時，并不知道Student類的實際內(nèi)存地址，只能使用符號com.simple.Student來表示Student類的地址。
- 直接引用：程序運行時可以定位到引用的東西（類、對象、變量或者方法等）的地址。
運行時常量池相對于Class文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置于Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入運行時常量池，運行期間也可能將新的常量放入池中，例如String類的intern()方法。
既然運行時常量池是方法區(qū)的一部分，自然也受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法再申請到內(nèi)存時將拋出OutOfMemoryError異常。
Class常量池是在編譯期每個class都有的，存放的是常量的符號引用。運行時常量池是在類加載完成之后，將每個Class常量池中的符號引用轉(zhuǎn)存到運行時常量池中，每個class都有一個運行時常量池，類在解析之后，將符號引用替換成直接引用。
直接內(nèi)存
直接內(nèi)存并不是Java虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是Java虛擬機規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。但這部分內(nèi)存也被頻繁的使用，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)。在NIO中，引入了一種基于通道（Channel）于緩存區(qū)（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。
直接內(nèi)存的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，既然是內(nèi)存，肯定還是受到本機總內(nèi)存大小的限制。服務(wù)器管理員在配置虛擬機參數(shù)時，會根據(jù)實際內(nèi)存設(shè)置-Xmx等參數(shù)信息，但經(jīng)常忽略直接內(nèi)存，從而導(dǎo)致出現(xiàn)OutOfMemoryError異常。
