Java源代碼文件(.java)會(huì)被Java編譯器編譯為字節(jié)碼文件(.class)网杆，然后由JVM中的類加載器加載各個(gè)類的字節(jié)碼文件哎甲，加載完畢之后著榴，交由JVM執(zhí)行引擎執(zhí)行。JVM在執(zhí)行Java程序的過程中會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域憎乙。JVM會(huì)用一段空間來存儲(chǔ)程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息票罐，這段空間一般被稱作為Runtime Data Area（運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)），也就是我們常說的JVM內(nèi)存寨闹。

我們可以把上圖的“運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)”分為線程私有和共享數(shù)據(jù)區(qū)兩大類胶坠。其中線程私有的數(shù)據(jù)區(qū)包含程序計(jì)數(shù)器、虛擬機(jī)棧繁堡、本地方法區(qū)沈善，所有線程共享的數(shù)據(jù)區(qū)包含Java堆、方法區(qū)椭蹄，在方法區(qū)內(nèi)有一個(gè)常量池闻牡。

線程私有

1.程序計(jì)數(shù)器：記錄正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼的地址

由于Java 虛擬機(jī)的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻绳矩，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來說是一個(gè)內(nèi)核）只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令罩润。因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置翼馆，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器割以，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)应媚。線程私有的严沥。如果正在執(zhí)行的是Natvie 方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則空中姜。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域消玄。

2.虛擬機(jī)棧：描述的是Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型

它的生命周期與線程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）, 棧幀是用于支持虛擬機(jī)進(jìn)行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)丢胚，用于存儲(chǔ)局部變量表翩瓜、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接携龟、方法出口等信息兔跌。每一個(gè)方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程锄列，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程它呀。

在Java虛擬機(jī)規(guī)范中髓窜，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度丈探，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機(jī)楄胱洌可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分的Java虛擬機(jī)都可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，只不過Java虛擬機(jī)規(guī)范中也允許固定長度的虛擬機(jī)棧）匿又，如果擴(kuò)展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存方灾，就會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

• 局部變量表
  局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean碌更、byte裕偿、char、short痛单、int嘿棘、float、long旭绒、double）鸟妙、對(duì)象引用（reference類型，它不等同于對(duì)象本身挥吵，可能是一個(gè)指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔樦馗福部赡苁侵赶蛞粋€(gè)代表對(duì)象的句柄或其他與此對(duì)象相關(guān)的位置）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）。

  其中64位長度的long和double類型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2個(gè)局部變量空間（Slot）忽匈，其余的數(shù)據(jù)類型只占用1個(gè)房午。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)丹允，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的郭厌，在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小。

• 操作數(shù)棧
  Java虛擬機(jī)的解釋執(zhí)行引擎被稱為"基于棧的執(zhí)行引擎"雕蔽，其中所指的棧就是指－操作數(shù)棧折柠。

  和局部變量區(qū)一樣，操作數(shù)棧也是被組織成一個(gè)以字長為單位的數(shù)組萎羔。但是和前者不同的是液走，它不是通過索引來訪問，而是通過標(biāo)準(zhǔn)的棧操作—壓棧和出椉窒荩—來訪問的缘眶。比如，如果某個(gè)指令把一個(gè)值壓入到操作數(shù)棧中髓废，稍后另一個(gè)指令就可以彈出這個(gè)值來使用巷懈。

  虛擬機(jī)把操作數(shù)棧作為它的工作區(qū)——大多數(shù)指令都要從這里彈出數(shù)據(jù),執(zhí)行運(yùn)算,然后把結(jié)果壓回操作數(shù)棧

• 動(dòng)態(tài)鏈接
  Class文件中的常量持中存有大量的符號(hào)引用。字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號(hào)引用作為參數(shù)慌洪。這些符號(hào)引用一部分在類的加載階段（解析）或第一次使用的時(shí)候就轉(zhuǎn)化為了直接引用（指向數(shù)據(jù)所存地址的指針或句柄等）顶燕，這種轉(zhuǎn)化稱為靜態(tài)鏈接凑保。而相反的，另一部分在運(yùn)行期間轉(zhuǎn)化為直接引用涌攻，就稱為動(dòng)態(tài)鏈接欧引。

3.本地方法棧：為虛擬機(jī)使用到的Native方法提供內(nèi)存空間

在虛擬機(jī)規(guī)范中對(duì)本地方法棧中方法使用的語言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒有強(qiáng)制規(guī)定恳谎，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它芝此。甚至有的虛擬機(jī)（譬如Sun HotSpot虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。與虛擬機(jī)棧一樣因痛，本地方法棧區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常婚苹。

線程公有

1.堆：存放對(duì)象實(shí)例

堆是Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java 堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域鸵膏，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建膊升。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存谭企。在Java虛擬機(jī)規(guī)范中的描述是：所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配廓译，但是隨著JIT 編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)的逐漸成熟，棧上分配赞咙、標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)將會(huì)導(dǎo)致一些微妙的變化發(fā)生责循，所有的對(duì)象都分配在堆上也漸漸變得不是那么“絕對(duì)”了。堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域攀操。

根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定院仿，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上是連續(xù)的即可速和，就像我們的磁盤空間一樣歹垫。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，既可以實(shí)現(xiàn)成固定大小的颠放，也可以是可擴(kuò)展的排惨，不過當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的（通過-Xmx和-Xms控制）。如果在堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)例分配碰凶，并且堆也無法再擴(kuò)展時(shí)暮芭，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

2.方法區(qū)：用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息欲低、常量辕宏、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)

Java虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)方法區(qū)的限制非常寬松砾莱，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外瑞筐，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集。相對(duì)而言腊瑟，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的聚假，但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就“永久”存在了块蚌。這區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載，一般來說膘格，這個(gè)區(qū)域的回收“成績”比較難以令人滿意峭范，尤其是類型的卸載，條件相當(dāng)苛刻瘪贱，但是這部分區(qū)域的回收確實(shí)是必要的虎敦。

運(yùn)行時(shí)常量池：用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用

運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本政敢、字段、方法胚迫、接口等描述信息外喷户，還有一項(xiàng)信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用访锻，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放褪尝。

運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于Class文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生期犬，也就是并非預(yù)置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池河哑，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用得比較多的便是String類的intern（）方法龟虎。

運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分璃谨，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError異常鲤妥。

直接內(nèi)存

直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分佳吞，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。但是這部分內(nèi)存也被頻繁地使用棉安，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)

在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）類底扳，引入了一種基于通道（Channel）與緩沖區(qū)（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存贡耽，然后通過一個(gè)存儲(chǔ)在Java堆中的DirectByteBuffer對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作衷模。這樣能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)蒲赂。

直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到Java堆大小的限制阱冶，但是，既然是內(nèi)存凳宙，肯定還是會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存（包括RAM以及SWAP區(qū)或者分頁文件）大小以及處理器尋址空間的限制熙揍。