運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)：
Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。
這些區(qū)域有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時間反番，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動而一直存在灭红，
有些區(qū)域則是依賴用戶線程的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。
1初烘、程序計數(shù)器：
程序計數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間涡真，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。在Java虛擬機(jī)的概念模型里肾筐，字節(jié)碼解釋器工作時就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令哆料，它是程序控制流的指示器，分支吗铐、循環(huán)东亦、跳轉(zhuǎn)、異常處理唬渗、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個計數(shù)器來完成典阵。
由于Java虛擬機(jī)的多線程是通過線程輪流切換、分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的镊逝，在任何一個確定的時刻壮啊，一個處理器（對于多核處理器來說是一個內(nèi)核）都只會執(zhí)行一條線程中的指令。因此撑蒜，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置歹啼，每條線程都需要有一個獨立的程序計數(shù)器，各條線程之間計數(shù)器互不影響座菠，獨立存儲染突，我們稱這類內(nèi)存區(qū)域為“線程私有”的內(nèi)存。
如果線程正在執(zhí)行的是一個Java方法辈灼，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址份企；如果正在執(zhí)行的是本地（Native）方法，這個計數(shù)器值則應(yīng)為空（Undefined）巡莹。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個在《Java虛擬機(jī)規(guī)范》中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域司志。
2、虛擬機(jī)棧：
與程序計數(shù)器一樣降宅，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stack）也是線程私有的骂远，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)行的線程內(nèi)存模型：每個方法被執(zhí)行的時候腰根，Java虛擬機(jī)都會同步創(chuàng)建一個棧幀[1]（Stack Frame）用于存儲局部變量表激才、操作數(shù)棧、動態(tài)連接、方法出口等信息瘸恼。每一個方法被調(diào)用直至執(zhí)行完畢的過程劣挫，就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過程。
3东帅、本地方法棧：
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的压固，其區(qū)別只是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的本地（Native）方法服務(wù)靠闭。
4帐我、堆：
對于Java應(yīng)用程序來說，Java堆（Java Heap）是虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊愧膀。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域拦键，在虛擬機(jī)啟動時創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例檩淋，Java世界里“幾乎”所有的對象實例都在這里分配內(nèi)存矿咕。在《Java虛擬機(jī)規(guī)范》中對Java堆的描述是：“所有的對象實例以及數(shù)組都應(yīng)當(dāng)在堆上分配[1]”，而這里筆者寫的“幾乎”是指從實現(xiàn)角度來看狼钮，隨著Java語言的發(fā)展碳柱，現(xiàn)在已經(jīng)能看到些許跡象表明日后可能出現(xiàn)值類型的支持，即使只考慮現(xiàn)在熬芜，由于即時編
譯技術(shù)的進(jìn)步莲镣，尤其是逃逸分析技術(shù)的日漸強(qiáng)大，棧上分配涎拉、標(biāo)量替換[2]優(yōu)化手段已經(jīng)導(dǎo)致一些微妙的變化悄然發(fā)生瑞侮，所以說Java對象實例都分配在堆上也漸漸變得不是那么絕對了。
Java堆是垃圾收集器管理的內(nèi)存區(qū)域鼓拧，因此一些資料中它也被稱作“GC堆”（Garbage Collected Heap半火，幸好國內(nèi)沒翻譯成“垃圾堆”）。從回收內(nèi)存的角度看季俩，由于現(xiàn)代垃圾收集器大部分都是基于分代收集理論設(shè)計的钮糖，所以Java堆中經(jīng)常會出現(xiàn)“新生代”“老年代”“永久代”“Eden空間”“From Survivor空間”“To Survivor空間”等名詞，這些概念在本書后續(xù)章節(jié)中還會反復(fù)登場亮相酌住，在這里筆者想先說明的是這些區(qū)域劃分僅僅是一部分垃圾收集器的共同特性或者說設(shè)計風(fēng)格而已店归，而非某個Java虛擬機(jī)具體實現(xiàn)的固有內(nèi)存布局，更不是《Java虛擬機(jī)規(guī)范》里對Java堆的進(jìn)一步細(xì)致劃分酪我。不少資料上經(jīng)常寫著類似于“Java虛擬機(jī)的堆內(nèi)存分為新生代消痛、老年代、永久代都哭、Eden Survivor……”這樣的內(nèi)容秩伞。在十年之前（以G1收集器的出現(xiàn)為分界）逞带，作為業(yè)界絕對主流的HotSpot虛擬機(jī)，它內(nèi)部的垃圾收集器全部都基于“經(jīng)典分代”[3]來設(shè)計纱新，需要新生代展氓、老年代收集器搭配才能工作，在這種背景下怒炸，上述說法還算是不會產(chǎn)生太大歧義带饱。但是到了今天毡代，垃圾收集器技術(shù)與十年前已不可同日而語阅羹，HotSpot里面也出現(xiàn)了不采用分代設(shè)計的新垃圾收集器，再按照上面的提法就有很多需要商榷的地方了教寂。
如果從分配內(nèi)存的角度看捏鱼，所有線程共享的Java堆中可以劃分出多個線程私有的分配緩沖區(qū)（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）酪耕，以提升對象分配時的效率导梆。不過無論從什么角度，無論如何劃分迂烁，都不會改變Java堆中存儲內(nèi)容的共性看尼，無論是哪個區(qū)域，存儲的都只能是對象的實例盟步，將Java堆細(xì)分的目的只是為了更好地回收內(nèi)存藏斩，或者更快地分配內(nèi)存。
根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定却盘，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中狰域，但在邏輯上它應(yīng)該被視為連續(xù)的，這點就像我們用磁盤空間去存儲文件一樣黄橘，并不要求每個文件都連續(xù)存放兆览。但對于大對象（典型的如數(shù)組對象），多數(shù)虛擬機(jī)實現(xiàn)出于實現(xiàn)簡單塞关、存儲高效的考慮抬探，很可能會要求連續(xù)的內(nèi)存空間。
Java堆既可以被實現(xiàn)成固定大小的帆赢，也可以是可擴(kuò)展的驶睦，不過當(dāng)前主流的Java虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來實現(xiàn)的（通過參數(shù)-Xmx和-Xms設(shè)定）。如果在Java堆中沒有內(nèi)存完成實例分配匿醒，并且堆也無法再擴(kuò)展時场航，Java虛擬機(jī)將會拋出OutOfMemoryError異常。
5廉羔、方法區(qū)：
6溉痢、運(yùn)行時常量池：
運(yùn)行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分僻造。Class文件中除了有類的版本、字段孩饼、方法髓削、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池表（Constant Pool Table）镀娶，用于存放編譯期生成的各種字面量與符號引用立膛，這部分內(nèi)容將在類加載后存放到方法區(qū)的運(yùn)行時常量池中。
Java虛擬機(jī)對于Class文件每一部分（自然也包括常量池）的格式都有嚴(yán)格規(guī)定梯码，如每一個字節(jié)用于存儲哪種數(shù)據(jù)都必須符合規(guī)范上的要求才會被虛擬機(jī)認(rèn)可宝泵、加載和執(zhí)行，但對于運(yùn)行時常量池轩娶，《Java虛擬機(jī)規(guī)范》并沒有做任何細(xì)節(jié)的要求儿奶，不同提供商實現(xiàn)的虛擬機(jī)可以按照自己的需要來實現(xiàn)這個內(nèi)存區(qū)域，不過一般來說鳄抒，除了保存Class文件中描述的符號引用外闯捎，還會把由符號引用翻譯出來的直接引用也存儲在運(yùn)行時常量池中[1]。
運(yùn)行時常量池相對于Class文件常量池的另外一個重要特征是具備動態(tài)性许溅，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生瓤鼻，也就是說，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)行時常量池贤重，運(yùn)行期間也可以將新的常量放入池中茬祷，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。
既然運(yùn)行時常量池是方法區(qū)的一部分游桩，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制牲迫，當(dāng)常量池?zé)o法再申請到內(nèi)存時會拋出OutOfMemoryError異常。
7借卧、直接內(nèi)存：
直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分盹憎，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)存也被頻繁地使用铐刘，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)陪每，所以我們放到這里一起講解。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）類镰吵，引入了一種基于通（Channel）與緩沖區(qū)（Buffer）的I/O方式檩禾，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在Java堆里面的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作疤祭。這樣能在一些場景中顯著提高性能盼产，因為避免了在Java堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。
顯然勺馆，本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會受到Java堆大小的限制戏售，但是侨核，既然是內(nèi)存，則肯定還是會受到本機(jī)總內(nèi)存（包括物理內(nèi)存灌灾、SWAP分區(qū)或者分頁文件）大小以及處理器尋址空間的限制搓译，一般服務(wù)器管理員配置虛擬機(jī)參數(shù)時，會根據(jù)實際內(nèi)存去設(shè)置-Xmx等參數(shù)信息锋喜，但經(jīng)常忽略掉直接內(nèi)存些己，使得各個內(nèi)存區(qū)域總和大于物理內(nèi)存限制（包括物理的和操作系統(tǒng)級的限制），從而導(dǎo)致動態(tài)擴(kuò)展時出現(xiàn)OutOfMemoryError異常嘿般。
