Java 虚拟机： JVM内存分区及其用途

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，这些区域都有各自的用途，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存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域：

1、程序计数器

2、Java虚拟机栈

3、本地方法栈

4、Java堆

5、方法区

下面分别介绍各个内存分区及它们的作用：

1、程序计数器

（PC）程序计数器是一块较小的内存分区，你可以把它看做当前线程所执行的字节码的指示器。

在虚拟机的概念模型里，字节码指示器工作时，就是通过改变计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令。

程序技术器为线程私有，每个线程都有它们各自的程序计数器，这样再多线程的情况下，线程之间的来回切换，也能正确找到上次切换时执行的位置。（线程隔离的，线程安全的）

如果线程正在执行的是一个Java方法，那么程序计数器记录的是当前线程正在执行的字节码指令的地址；如果线程正在执行的是一个native方法，则计数器值为空。

此内存区域是唯一一个Java虚拟机规范中没有规定任何内存泄漏OutOfMemoryError(OOM)情况的区域。

2、Java虚拟机栈

虚拟机栈也为线程私有的，它的生命周期与线程相同；

虚拟机栈可以看做是Java方法执行的内存模型：每个方法执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。一个Java方法从调用到执行完的过程，就对应着一个栈帧从虚拟机栈入栈到出栈的过程；

局部变量表中存放了编译期可知的基本数据类型、对象引用、returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）；

在虚拟机栈中可能会出现两种异常：StackOverflowError和OutOfMemory。

StackOverflowError：如果线程请求的栈深度大于当前虚拟机所允许的深度，会抛出该异常；

OutOfMemory：如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存，会抛出该异常；

3、本地方法栈

本地方法栈类似与虚拟机栈，它们不同之处在于，虚拟机栈是为虚拟机执行的Java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法服务；

在本地方法栈可能会出现两种异常：StackOverflowError和OutOfMemory

4、Java堆

Java堆是被所有线程共享的一块区域，它也是Java虚拟机管理的内存中最大的一块，它在虚拟机启动时创建；

Java堆唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例的都在这里分配内存；

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；

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，在实现时既可以是固定大小也可以是可扩展的，如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemory异常；

5、方法区(运行时常量池)

方法区也是内存共享的一块区域，它用于存放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；

方法区中，垃圾收集比较少见，但并不是不进行GC，这个区域的回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

方法区类似于Java堆，不要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展。它还可以选择不实现垃圾收集；

当方法区无法满足内存分配需求时，会抛出OutOfMemory异常；

方法区中还存在一个运行时常量池（无关乎线程安全与否）（因为其数据不能更改），常量池用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，它具有动态性，不要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也可能将新的常量放入池中；