JVM内存区域划分 - morris131/morris-book GitHub Wiki

程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个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。

每个线程都有一个独立的程序计数器，以保证虚拟机在线程切换后能恢复到正确的执行位置（使用线程私有内存，各线程之间互不影响）。

如果线程当前执行的是JAVA代码，这个计数器记录的时正在执行虚拟机字节码指令的地址；如果是Native方法，这个计数器值则为空。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

与程序计数器一样，java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期与线程相同。java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法被调用直到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

java虚拟机栈的内存大小可以通过JVM选项-Xss来进行调整。

Java虚拟机栈可能出现两种类型的异常：

• 线程请求的栈深度大于虚拟机允许的栈深度，将抛出StackOverflowError。
• 虚拟机栈空间可以动态扩展，当动态扩展是无法申请到足够的空间时，抛出OutOfMemory异常。

本地方法栈和虚拟机栈基本类似，只不过Java虚拟机栈执行的是Java代码（字节码），本地方法栈中执行的是本地方法的服务。本地方法栈中也会抛出StackOverflowError和OutOfMemory异常。

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域。在此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是在这里分配内存，但是这个对象的引用却是在栈（Stack）中分配。因此，执行String s = new String("s")时，需要从两个地方分配内存：在堆中为String对象分配内存，在栈中为引用（这个堆对象的内存地址，即指针）分配内存。

Java堆可以是物理上不连续的空间，只要逻辑上连续即可，主流的虚拟机都是按照可扩展的方式来实现的。如果当前对中没有内存完成对象实例的创建，并且不能在进行内存扩展，则会抛出OutOfMemory异常。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此又称为“GC 堆”（Garbage Collectioned Heap）。现在的垃圾收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）， 新生代又分为Eden区和Survivor区。

• Eden区：新对象或者生命周期很短的对象会存储在这个区域中，这个区的大小可以通过这个区的大小可以通过-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize参数来调整。新生代GC（垃圾回收器）会清理这一区域。
• Survivor区：那些历经了Eden区的垃圾回收仍能存活下来的依旧存在引用的对象会待在这个区域。这个区的大小可以由JVM参数XX:SurvivorRatio来进行调节。
• 老年代：那些在历经了Eden区和Survivor区的多次GC后仍然存活下来的对象会存储在这个区里。这个区会由一个特殊的垃圾回收器来负责。年老代中的对象的回收是由老年代的GC（major GC）来进行的。

方法区（又叫永久代）与堆一样，是被线程共享的区域也被称为非堆区域。这个区域会存储包括类定义，结构，字段，方法（数据及代码）以及常量在内的类相关数据。它可以通过-XX:PermSize及 -XX:MaxPermSize来进行调节。如果它的空间用完了，会导致java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space的异常。

在Class文件中除了类的字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用来存储编译期间生成的字面量和符号引用。

在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池，它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式，在类和接口被加载到JVM后，对应的运行时常量池就被创建出来。当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池，在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中，比如String的intern方法。

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，在NIO类中引入一种基于通道与缓冲区的IO方式，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堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是会受到本机内存大小的限制，所有也可能会抛OutOfMemoryError异常。