Java 虛擬機： JVM內存分區及其用途

Java虛擬機在執行Java程序的過程中會把它所管理的內存劃分為若干個不同的數據區，這些區域都有各自的用途，以及創建和銷毀的時間，有的區域隨著虛擬機進程的啟動而存在，有些區域則依賴用戶線程的啟動和結束而建立和銷毀。

Java虛擬機所管理的內存將會包括以下幾個運行時數據區域：

1、程序計數器

2、Java虛擬機棧

3、本地方法棧

4、Java堆

5、方法區

下面分別介紹各個內存分區及它們的作用：

1、程序計數器

（PC）程序計數器是一塊較小的內存分區，你可以把它看做當前線程所執行的字節碼的指示器。

在虛擬機的概念模型里，字節碼指示器工作時，就是通過改變計數器的值來選擇下一條需要執行的字節碼指令。

程序技術器為線程私有，每個線程都有它們各自的程序計數器，這樣再多線程的情況下，線程之間的來回切換，也能正確找到上次切換時執行的位置。（線程隔離的，線程安全的）

如果線程正在執行的是一個Java方法，那么程序計數器記錄的是當前線程正在執行的字節碼指令的地址；如果線程正在執行的是一個native方法，則計數器值為空。

此內存區域是唯一一個Java虛擬機規范中沒有規定任何內存泄漏OutOfMemoryError(OOM)情況的區域。

2、Java虛擬機棧

虛擬機棧也為線程私有的，它的生命周期與線程相同；

虛擬機棧可以看做是Java方法執行的內存模型：每個方法執行的同時都會創建一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。一個Java方法從調用到執行完的過程，就對應著一個棧幀從虛擬機棧入棧到出棧的過程；

局部變量表中存放了編譯期可知的基本數據類型、對象引用、returnAddress類型（指向了一條字節碼指令的地址）；

在虛擬機棧中可能會出現兩種異常：StackOverflowError和OutOfMemory。

StackOverflowError：如果線程請求的棧深度大于當前虛擬機所允許的深度，會拋出該異常；

OutOfMemory：如果虛擬機棧可以動態擴展，當擴展時無法申請到足夠的內存，會拋出該異常；

3、本地方法棧

本地方法棧類似與虛擬機棧，它們不同之處在于，虛擬機棧是為虛擬機執行的Java方法服務，而本地方法棧是為虛擬機使用到的Native方法服務；

在本地方法棧可能會出現兩種異常：StackOverflowError和OutOfMemory

4、Java堆

Java堆是被所有線程共享的一塊區域，它也是Java虛擬機管理的內存中最大的一塊，它在虛擬機啟動時創建；

Java堆唯一的目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例的都在這里分配內存；

Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此很多時候也被稱為GC堆；

Java堆可以處于物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上連續即可，在實現時既可以是固定大小也可以是可擴展的，如果堆中沒有內存完成實例分配，并且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemory異常；

5、方法區(運行時常量池)

方法區也是內存共享的一塊區域，它用于存放已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據；

方法區中，垃圾收集比較少見，但并不是不進行GC，這個區域的回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載

方法區類似于Java堆，不要連續的內存和可以選擇固定大小或者可擴展。它還可以選擇不實現垃圾收集；

當方法區無法滿足內存分配需求時，會拋出OutOfMemory異常；

方法區中還存在一個運行時常量池（無關乎線程安全與否）（因為其數據不能更改），常量池用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，它具有動態性，不要求常量一定只有編譯期才能產生，運行期間也可能將新的常量放入池中；