Java程序是交由JVM執(zhí)行的，在討論JVM內(nèi)存區(qū)域劃分之前秋冰，先來看一下Java程序具體執(zhí)行的過程仲义，如圖：
如上圖所示，首先Java源代碼文件(.java后綴)會被Java編譯器編譯為字節(jié)碼文件(.class后綴)剑勾，然后由JVM中的類加載器加載各個類的字節(jié)碼文件埃撵，加載完畢之后，交由JVM執(zhí)行引擎執(zhí)行虽另。在整個程序執(zhí)行過程中暂刘，JVM會用一段空間來存儲程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，這段空間一般被稱作為Runtime Data Area（運行時數(shù)據(jù)區(qū)）捂刺，也就是我們常說的JVM內(nèi)存谣拣。因此，在Java中我們常常說到的內(nèi)存管理就是針對這段空間進行管理（如何分配和回收內(nèi)存空間）族展。
我們主要了解兩部分：
運行時數(shù)據(jù)區(qū)包括哪幾部分
根據(jù)《Java虛擬機規(guī)范》的規(guī)定森缠，運行時數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個部分：程序計數(shù)器(Program Counter Register)、Java棧(VM Stack)仪缸、本地方法棧(Native Method Stack)贵涵、方法區(qū)(Method Area)、堆(Heap)恰画，如圖：
運行時數(shù)據(jù)區(qū)的每部分到底存儲了哪些數(shù)據(jù)
程序計數(shù)器
程序計數(shù)器（Program Counter Register）宾茂，也有稱作為PC寄存器。在匯編語言中锣尉，程序計數(shù)器是指CPU中的寄存器刻炒，它保存的是程序當前執(zhí)行的指令的地址（也可以說保存下一條指令的所在存儲單元的地址），當CPU需要執(zhí)行指令時自沧，需要從程序計數(shù)器中得到當前需要執(zhí)行的指令所在存儲單元的地址坟奥，然后根據(jù)得到的地址獲取到指令，在得到指令之后拇厢，程序計數(shù)器便自動加1或者根據(jù)轉(zhuǎn)移指針得到下一條指令的地址爱谁，如此循環(huán)，直至執(zhí)行完所有的指令孝偎。
雖然JVM中的程序計數(shù)器并不像匯編語言中的程序計數(shù)器一樣是物理概念上的CPU寄存器访敌，但是JVM中的程序計數(shù)器的功能跟匯編語言中的程序計數(shù)器的功能在邏輯上是等同的，也就是說是用來指示 執(zhí)行哪條指令的衣盾∷峦可以看作是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器爷抓，也可以理解為下一條將要執(zhí)行的指令的地址或者行號。
由于在JVM中阻塑，多線程是通過線程輪流切換來獲得CPU執(zhí)行時間的蓝撇，因此，在任一具體時刻陈莽，一個CPU的內(nèi)核只會執(zhí)行一條線程中的指令渤昌，因此，為了能夠使得每個線程都在線程切換后能夠恢復(fù)在切換之前的程序執(zhí)行位置走搁，每個線程都需要有自己獨立的程序計數(shù)器独柑，并且不能互相被干擾，否則就會影響到程序的正常執(zhí)行次序私植。因此忌栅，可以這么說，程序計數(shù)器是每個線程所私有的兵琳。
在JVM規(guī)范中規(guī)定狂秘，如果線程執(zhí)行的是非native方法，則程序計數(shù)器中保存的是當前需要執(zhí)行的指令的地址躯肌；如果線程執(zhí)行的是native方法者春，則程序計數(shù)器中的值是undefined。
由于程序計數(shù)器中存儲的數(shù)據(jù)所占空間的大小不會隨程序的執(zhí)行而發(fā)生改變清女，因此钱烟，對于程序計數(shù)器是不會發(fā)生內(nèi)存溢出現(xiàn)象(OutOfMemory)的。
Java棧
Java棧也稱作虛擬機棧(Java Vitual Machine Stack)嫡丙，虛擬機棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型拴袭。
Java棧中存放的是一個個的棧幀，每個棧幀對應(yīng)一個被調(diào)用的方法曙博，在棧幀中包括局部變量表(Local Variables)拥刻、操作數(shù)棧(Operand Stack)、指向當前方法所屬的類的運行時常量池（運行時常量池的概念在方法區(qū)部分會談到）的引用(Reference to runtime constant pool)父泳、方法返回地址(Return Address)和一些額外的附加信息般哼。當線程執(zhí)行一個方法時，就會隨之創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀惠窄，并將建立的棧幀壓棧蒸眠。當方法執(zhí)行完畢之后，便會將棧幀出棧杆融。因此可知楞卡，線程當前執(zhí)行的方法所對應(yīng)的棧幀必定位于Java棧的頂部。
棧幀（ Frame）是用來存儲數(shù)據(jù)和部分過程結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時也被用來處理動態(tài)鏈接 (Dynamic Linking)蒋腮、 方法返回值和異常分派（ Dispatch Exception）淘捡。
棧幀隨著方法調(diào)用而創(chuàng)建，隨著方法結(jié)束而銷毀——無論方法是正常完成還是異常完成（拋出了在方法內(nèi)未被捕獲的異常）都算作方法結(jié)束池摧。
棧幀的存儲空間分配在 Java 虛擬機棧之中案淋，每一個棧幀都有自己的局部變量表（ Local Variables）、操作數(shù)棧（ OperandStack）和指向當前方法所屬的類的運行時常量池的引用险绘。
下圖表示了一個Java棧的模型：
局部變量表，就是用來存儲方法中的局部變量（包括在方法中聲明的非靜態(tài)變量以及函數(shù)形參）誉碴。對于基本數(shù)據(jù)類型的變量宦棺，則直接存儲它的值，對于引用類型的變量黔帕，則存的是指向?qū)ο蟮囊么獭＞植孔兞勘淼拇笮≡诰幾g器就可以確定其大小了，因此在程序執(zhí)行期間局部變量表的大小是不會改變的成黄。
操作數(shù)棧呐芥，想必學過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧的朋友想必對表達式求值問題不會陌生，棧最典型的一個應(yīng)用就是用來對表達式求值奋岁。想想一個線程執(zhí)行方法的過程中思瘟，實際上就是不斷執(zhí)行語句的過程，而歸根到底就是進行計算的過程闻伶。因此可以這么說滨攻，程序中的所有計算過程都是在借助于操作數(shù)棧來完成的。
指向運行時常量池的引用蓝翰，因為在方法執(zhí)行的過程中有可能需要用到類中的常量光绕，所以必須要有一個引用指向運行時常量。
方法返回地址畜份，當一個方法執(zhí)行完畢之后诞帐，要返回之前調(diào)用它的地方，因此在棧幀中必須保存一個方法返回地址爆雹。
由于每個線程正在執(zhí)行的方法可能不同停蕉，因此每個線程都會有一個自己的Java棧，互不干擾顶别。當線程執(zhí)行一個方法時谷徙，就會隨之創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀，并將建立的棧幀壓棧驯绎。
本地方法棧
本地方法棧與Java棧的作用和原理非常相似完慧。區(qū)別只不過是Java棧是為執(zhí)行Java方法服務(wù)的，而本地方法棧則是為執(zhí)行本地方法（Native Method）服務(wù)的剩失。在JVM規(guī)范中屈尼，并沒有對本地方法棧的具體實現(xiàn)方法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作強制規(guī)定册着，虛擬機可以自由實現(xiàn)它。在HotSopt虛擬機中直接就把本地方法棧和Java棧合二為一
堆
Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數(shù)組（當然脾歧，數(shù)組引用是存放在Java棧中的）甲捏。在Java中，程序員基本不用去關(guān)心空間釋放的問題鞭执，Java的垃圾回收機制會自動進行處理司顿。因此這部分空間也是Java垃圾收集器管理的主要區(qū)域。另外兄纺，堆是被所有線程共享的大溜，在JVM中只有一個堆。
在 Java 虛擬機中估脆，堆（ Heap）是可供各條線程共享的運行時內(nèi)存區(qū)域钦奋，也是供所有類實例和數(shù)組對象分配內(nèi)存的區(qū)域。
在虛擬機啟動的時候就被創(chuàng)建
是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域
存儲了被自動內(nèi)存管理系統(tǒng)所管理的各種對象
這些受管理的對象無需疙赠，也無法顯式地被銷毀
自動內(nèi)存管理系統(tǒng):Automatic StorageManagement System付材，也即是常說的"Garbage Collector(垃圾收集器)"
Java 堆的容量可以是固定大小的，也可以隨著程序執(zhí)行的需求動態(tài)擴展圃阳，并在不需要過多空間時自動收縮
Java 堆所使用的內(nèi)存不需要保證是連續(xù)的
如果實際所需的堆超過了自動內(nèi)存管理系統(tǒng)能提供的最大容量厌衔，那 Java 虛擬機將會拋出一個OutOfMemoryError 異常
實現(xiàn)者應(yīng)當提供給程序員或者最終用戶調(diào)節(jié) Java 堆初始容量的手段
所有的對象實例以及數(shù)組都要在堆上分配
方法區(qū)
方法區(qū)在JVM中也是一個非常重要的區(qū)域，它與堆一樣限佩，是被線程共享的區(qū)域葵诈。在方法區(qū)中，存儲了每個類的信息（包括類的名稱祟同、方法信息作喘、字段信息）、靜態(tài)變量晕城、常量以及編譯器編譯后的代碼等泞坦。
在Class文件中除了類的字段、方法砖顷、接口等描述信息外贰锁，還有一項信息是常量池，用來存儲編譯期間生成的字面量和符號引用滤蝠。
在方法區(qū)中有一個非常重要的部分就是運行時常量池豌熄，它是每一個類或接口的常量池的運行時表示形式，在類和接口被加載到JVM后物咳，對應(yīng)的運行時常量池就被創(chuàng)建出來锣险。當然并非Class文件常量池中的內(nèi)容才能進入運行時常量池，在運行期間也可將新的常量放入運行時常量池中，比如String的intern方法芯肤。
在JVM規(guī)范中巷折，沒有強制要求方法區(qū)必須實現(xiàn)垃圾回收。很多人習慣將方法區(qū)稱為“永久代”崖咨，是因為HotSpot虛擬機以永久代來實現(xiàn)方法區(qū)锻拘，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區(qū)一樣管理這部分區(qū)域，從而不需要專門為這部分設(shè)計垃圾回收機制击蹲。不過自從JDK7之后署拟，Hotspot虛擬機便將運行時常量池從永久代移除了。
直接內(nèi)存（Direct Memory）
直接內(nèi)存并不是虛擬機運行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分歌豺，也不是Java虛擬機規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域芯丧，它直接從操作系統(tǒng)中分配，因此不受Java堆大小的限制世曾，但是會受到本機總內(nèi)存的大小及處理器尋址空間的限制，因此它也可能導致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)谴咸。在JDK1.4中新引入了NIO機制轮听，它是一種基于通道與緩沖區(qū)的新I/O方式，可以直接從操作系統(tǒng)中分配直接內(nèi)存岭佳，即在堆外分配內(nèi)存血巍，這樣能在一些場景中提高性能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)珊随。
此處的直接內(nèi)存并不是由JVM管理的內(nèi)存述寡。他是利用本地方法庫直接在java堆之外申請的內(nèi)存區(qū)域。比如NIO中的DirectByteBuffer就是操作直接內(nèi)存的叶洞。
直接內(nèi)存的好處就是避免了在java堆和native堆直接同步數(shù)據(jù)的步驟鲫凶。
