深入理解Java虚拟机-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，这些区域都有各自的用途。Java虚拟机所管理的内存将会包括一下几个运行时数据区域。

1.程序计数器(线程私有区)

记录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方法则为空)

2.虚拟机栈(线程私有区)

(1)描述的是Java方法执行的内存模型

(2)每个方法在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。

(3)每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

(4)可以通过-Xss这个虚拟机参数来指定一个程序的Java虚拟机内存大小

(5)该区域可能抛出以下异常

①当线程请求的栈深度超过最大值，会抛出StackOverflowError异常。

②栈进行动态扩展时如果无法申请到足够内存，会抛出OutOfMemoryError异常

3.本地方法栈(线程私有区)

(1)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。

(2)本地方法栈区域也会抛出StackOverFlow异常和OutOfMemory异常。

4.Java堆(线程共享区)

(1)几乎所有的新对象都在这里分配内存。

(2)Java堆的划分

    ①新生代

    ②老年代

    ③永久代

(3)当一个对象被创建时，它首先进入新生代，之后有可能被转移到老年代中。新生代存放着大量的生命很短的对象，因此新生代在三个区域中垃圾回收的频率很高。

(4)为了更高效地进行垃圾回收，把新生代继续划分成以下三个空间:

    ①Eden

    ②From Survivor

    ③To Survivor

(5)Java堆不需要连续内存，并且可以动态增加其内存，增加失败会抛出OutOfMemoryError异常

(6)可以通过-Xms和-Xmx两个虚拟机参数来指定一个程序的堆内存大小，-Xms参数设置初始值，-Xmx设置最大值

5.方法区(线程共享区)

(1)用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据。

(2)和Java堆一样不需要连续的内存，并且可以动态扩展，扩展失败会抛出OutOfMemoryError异常。

(3)对这块区域进行垃圾回收的主要目标是对常量池的回收和对类的卸载，但是一般比较难实现

6.运行时常量池

(1)运行时常量池是方法区的一部分

(2)Class文件中的常量池(编译器生成的各种字面量和符号引用)会在类加载后被放入这个区域。

(3)除了在编译期生成的常量，还允许动态生成，例如String类的intern()。这部分常量也会被放入运行时常量池。

7.直接内存

在JDK1.4中新加入了NIO类，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能够在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。