JVM运行时数据区

1.什么时运行时数据区

        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。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而一直存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。线程共享：方法区和堆 线程隔离：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

2.程序计数器

2.1定义

        程序计数器（Program Counter Register）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。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；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）。

2.2 为什么使用程序计数器

        由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一 个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，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，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

2.3 内存溢出问题

        程序计数器是唯一一个内存不会溢出的内存区域

3.java虚拟机栈

3.1概念

        每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

3.2局部变量表

                局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、 float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始 地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者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）。         这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（Slot）来表示，其中64位长度的long和 double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。这里说的“大小”是指变量槽的数量，虚拟机真正使用多大的内存空间（譬如按照1个变量槽占用32个比特、64个比特，或者更多）来实现一 个变量槽，这是完全由具体的虚拟机实现自行决定的事情。

3.3 内存溢出问题

（1）线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度， 将抛出StackOverflowError异常（2）如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展 [2]，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

4.本地方法栈

4.1概念

与虚拟机栈非常相似，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。本地方法一般c++和c写的。

4.2 内存溢出问题

与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失 败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

5.堆

5.1概念

        （1）Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，是存放对象实例，Java实例里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。         （2）Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此一些资料中它也被称作“GC堆”。        （3）内存回收角度来看java堆可分为：新生代和老生代。        （4） 从内存分配的角度看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区。

        （5）无论怎么划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都是对象实例，进一步的划分都是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。

5.2内存溢出问题

        根据Java虚拟机规范的规定，java堆可以处于物理上不连续的内存空间中。当前主流的虚拟机都是可扩展的（通过 -Xmx 和 -Xms 控制）。如果堆中没有内存可以完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

6.方法区

6.1概念

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 的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

6.2内存溢出问题

当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError异常。

7.运行时常量池

7.1概念

        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表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，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。 除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把由符号引用翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。

7.2 内存溢出问题

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

8.直接内存

8.1 概念

        直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。但是既然是内存，肯定还是受本机总内存（包括RAM以及SWAP区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制。
        在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区（Buffer）的I/O 方式，它可以使用native 函数库直接分配堆外内存，然后通脱一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native（本地）堆中来回复制数据。