概述
JVM是Java語言的精髓所在，因為它Java語言實作了跨平台運作，以及自動記憶體管理機制等，本文将從概念上介紹JVM記憶體的各個區域，說明個區域的作用。
JVM運作時資料區模型
Java虛拟機在執行Java程式的過程中會把它所管理的記憶體劃分成若幹個不同的資料區域，這些資料區域都有各自的用途，以及建立和銷毀時間，Java虛拟機所管理的記憶體将會包括以下幾個運作時數區域
程式計數器
程式計數器是一塊比較小的記憶體空間，它可以看做是目前線程所執行的位元組碼的行号訓示器。在虛拟機的概念模型裡，位元組碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢複等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
由于Java虛拟機的多線程是通過線程輪流切換并配置設定處理器執行時間的方式來實作的，在任何一個确定的時間，一個處理器都隻會執行一條線程中的指令。是以，為了線程切換後能恢複到正确的執行位置，每條線程都需要有一個獨立的程式計數器，各條線程之間計數器互不影響，獨立存儲，我們稱這類記憶體區域為“線程私有”的記憶體。
如果線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛拟機位元組碼指令的位址；如果正在執行的是Native方法，這個計數器值則為空。次記憶體區域是唯一一個在Java虛拟機規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
Java虛拟機棧
與程式計數器一樣，Java虛拟機棧也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛拟機棧描述的是Java方法執行的記憶體模型，每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀用于存儲局部變量表、操作數棧、冬天連結、方法出口等資訊，每一個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛拟機棧中入棧到出棧的過程。
經常有人把Java記憶體區分為堆記憶體和棧記憶體，這種分發比較粗糙，Java記憶體區域的劃分實作上遠比這個複雜。這種劃分方式比較流行隻能說明大多數程式員最關注的，與對象記憶體配置設定關系最密切的記憶體區域就是這兩塊。所指的“堆”在後面會講到，所指的“棧”就是現在正在說的虛拟機棧，或者說是虛拟機棧中的局部變量表部分。
局部變量表存放了編譯期可知的各種基本資料類型（boolean、byte、short、char、int、float、long、double）、對象引用（reference類型）和returnAddress類型。
其中64位長度的long和double類型的資料會占用兩個局部變量空間，其餘的資料類型隻占用一個。局部變量表所需的記憶體空間在編譯器以及完成配置設定，當進入一個方法時，這個方法所需要在棧幀中配置設定多大的局部變量空間是完全确定的，在方法運作期間不會改變局部變量表的大小。
在Java虛拟機規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛拟機所允許的深度，将抛出StackOverflowError異常；如果虛拟機可以動态擴充，如果擴充時無法申請到足夠的記憶體，就會抛出OutOfMemoryError異常。
本地方法棧
本地方法棧與虛拟機棧所發揮的作用是非常相似的，它們之間的差別不過是虛拟機棧位虛拟機執行Java方法服務，而本地方法棧則為虛拟機使用到的Native方法服務。在虛拟機規範中堆本地方法棧中的方法使用的語言、使用的方式與資料結構沒有強制的規定，是以具體的虛拟機可以自由實作它。
Java堆
對于大多數應用來說，Java堆是Java虛拟機所管理的記憶體中最大的一塊。Java堆是被所有線程共享的一塊記憶體區域，在虛拟機啟動時建立。次記憶體區域的唯一目的就是存放對象順利，幾乎所有的對象實力都在這裡進行配置設定。這一點Java虛拟機規範中的描述是：所有的對象執行個體以及資料都要在堆上配置設定，但是随着JIT編譯器的發展和逃逸分析技術逐漸成熟，棧上配置設定、标量替換優化技術将會導緻一些微妙的變化發生，所有的對象都配置設定在多少也逐漸變得不是那麼“絕對”了。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，是以很多時候也被成為”GC堆”。從記憶體回收的角度來看，由于現在的收集器基本上都采用分代收集算法，是以Java堆還可以細分為：新生代和老年代；再細緻一點可以分為Eden空間、From Survivor空間、To survivor空間等。從記憶體配置設定的角度來看，線程共享的Java堆中可能劃分出多個線程私有的配置設定緩沖區，不過無論如何劃分，都與存放内容無關，無論哪個區域，存儲的都依然是對象執行個體，進一步劃分的目的是為了更好地回收記憶體，或者更快的配置設定記憶體。在堆中沒有記憶體完成執行個體配置設定，并且堆也無法再擴充時，将會抛出OutOfMemoryError異常。
方法區
方法區與Java堆一樣，是各個線程共享的記憶體區域，它用于存儲已被虛拟機加載的類資訊、常量、靜态變量、即時編譯器編譯後的代碼等資料。雖然Java虛拟機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個别名叫做“非堆”，目的應該是與Java堆區分開來。
很多人都願意把方法區稱為永久代，本質上兩者并不等價，僅僅是因為HotSpot虛拟機的設計團隊選擇把GC分代收集擴充至方法區，或者說使用永久代來實作方法區而已，這樣HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一樣管理這部分記憶體，能夠省去專門為方法區編寫記憶體管理代碼的工作。對于其他虛拟機，不存在永久代的概念。原則上，如何實作方法區是屬于虛拟機的實作細節，不受虛拟機規範束縛。
Java虛拟機規範對方法區的限制非常的寬松，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或者可擴充意外，還可以選擇不實作垃圾收集，相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但并非資料進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的記憶體回收目标主要是針對常量池的回收和堆類型的解除安裝，一般來說，這個區域的回收确實是必要的。當方法區無法滿足記憶體配置設定的需求時，将抛出OutOfMemoryError異常。
運作常量池
運作常量池是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述資訊外，還有一項資訊是常量池，用于存放編譯器生成的各個字面量和符号引用，這部門内容将在類加載後進入方法區的運作時常量池存放。
Java虛拟機堆Class檔案每一部分的格式都有嚴格的規定，每一個位元組用于存儲哪種資料都必須符合規範上的要求才會被虛拟機認可、裝載和執行，但對于運作時常量池，Java虛拟機規範每一個做任何細節上的要求，不同的供應商實作的虛拟機可以按照自己的要求來實作這個記憶體區域。不過，一般來說，除了保持Class檔案中描述的符号引用外，還會把翻譯出來的直接引用也存儲在運作常量池中。
運作常量池相對于Class檔案常量池的另外一個重要特性是具備動态性，Java語言并不要求常量一定隻有在編譯期才能生成，也就是并非預置入Class檔案中的常量池的内容才能進入方法區運作時常量池，運作期間也可能将心的常量放入池中，這種特性被開發人員利用的比較多的就是String類的intern()方法。
常量池無法再申請到記憶體時會抛出OutOfMemoryError異常。
直接記憶體
直接記憶體不是虛拟機運作時資料區的一部分，也不是Java虛拟機規範中定義的記憶體區域。但是這部分的記憶體也被頻繁的使用，而且也可能導緻記憶體溢出的異常。
在JDK1.4中加入了NIO類，引入了一種基于通道的I/O方式，它可以使用Native函數庫直接配置設定堆外記憶體，然後通過一個存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊記憶體的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著的提高性能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回複制資料。
顯然，本機直接記憶體的配置設定不受到Java堆大小的限制，但是，既然是記憶體，肯定還是會受到本機總記憶體大小以及處理器尋址空間的限制。
本文參考自：《深入了解Java虛拟機》
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