Java内存区域

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。

1. 程序计数器 （线程隔离）
2. Java虚拟机栈 （线程隔离）
3. 本地方法栈
4. Java堆 （线程共享）
5. 方法区 （线程共享）
6. 运行时常量池 （属于方法区的一部分）

   程序计数器

   程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器。通过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。

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。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，是线程私有的。

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虚拟机栈的生命周期与线程相同。
Java中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。每一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的入栈到出栈的过程。

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）、对象引用（reference类型，不一定是对象本身，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）。

64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot）,其余数据类型值占用1个。

局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

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；
如果虚拟机可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

作用与虚拟机栈非常相似，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。

与虚拟机栈相同，也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

Java堆

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

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，只要逻辑上是连续的即可。

如果在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OutOfMemoryError异常。

方法区

方法区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。

有时方法区也被称为“永久代”（Permanent Generation）。但却并不是真的永久存在。在JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出了。

该区域的内存回收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

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。编译期生成的各种字面量和符合引用，将在类加载后进入方法区的运行时常量池。

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（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，是本机的直接内存（物理内存），当本机的内存不足时，导致动态扩展失败仍然会抛出OutOfMemoryError异常。

本文参考自《深入理解Java虚拟机》第二版