深入理解JAVA虛擬機(jī)中說(shuō)道的一句話，感覺(jué)很符合Java和C++程序員在處理內(nèi)存時(shí)的心態(tài)：
Java和C++之間有一堵由內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配和垃圾回收技術(shù)所圍成的“高墻”，墻外的人想進(jìn)去循帐，墻里的人想出去
Java運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)模型
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）
? 程序計(jì)數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。字節(jié)碼解釋器工作時(shí)瑰钮，就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。
? Java虛擬機(jī)的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的微驶，在任何一個(gè)確認(rèn)的時(shí)刻浪谴，一個(gè)處理器（多核的話，一個(gè)內(nèi)核）都只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令因苹。因此苟耻，為了線程切換后，能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置扶檐，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器凶杖。
? 如果正在執(zhí)行的是Java方法，則程序計(jì)數(shù)器指向的是下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址款筑；如果正在執(zhí)行的是Native方法智蝠，則程序計(jì)數(shù)器為空（Undefined）腾么。
此區(qū)域是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域
Java虛擬機(jī)棧
? Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的，生命周期也是和線程掛鉤杈湾。
? Java虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型解虱。每個(gè)Java方法在執(zhí)行的同時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）漆撞，用于存儲(chǔ)方法的：局部變量表殴泰，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接浮驳，方法出口等信息艰匙。 每個(gè)方法在從調(diào)用知道執(zhí)行結(jié)束的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中的入棧到出棧的過(guò)程抹恳。
局部變量表：局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean, byte,char,short, int , float, long, double）,對(duì)象引用（Reference類型）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）员凝。
- 局部變量空間（slot）：在32位系統(tǒng)中，它的大小一般是4個(gè)byte奋献，也就是32位健霹。
只有double和long類型占用2個(gè)局部變量空間，其他數(shù)據(jù)類型都是占用一個(gè)slot瓶蚂，在進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)糖埋，這個(gè)方法所在的棧幀需要分配多少局部變量空間是確定的，在方法運(yùn)行期間是不會(huì)改變的窃这。
操作數(shù)棧：
動(dòng)態(tài)鏈接
方法出口
在Java虛擬機(jī)規(guī)范中瞳别，對(duì)于虛擬機(jī)棧規(guī)定了兩種異常情況：
- 如果線程申請(qǐng)的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出
StackOverflowError異常杭攻。 - 如果虛擬機(jī)椝盍玻可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠內(nèi)存兆解，就會(huì)拋出
OutOverMemoryError異常
本地方法棧
? 本地方法棧與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用非常類似馆铁，只不過(guò)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)，本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)锅睛。
? 在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中埠巨，并沒(méi)有對(duì)Native方法中使用的語(yǔ)言，使用方式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做強(qiáng)制規(guī)定现拒。所以具體的虛擬機(jī)可以自由的實(shí)現(xiàn)它辣垒，甚至有的虛擬機(jī)（Sun HotSpot虛擬）直接把本地方法棧與虛擬機(jī)棧合二為一。
在Java虛擬機(jī)規(guī)范中印蔬，對(duì)于本地方法棧也規(guī)定了兩種異常情況：
- 如果線程申請(qǐng)的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度分冈，將拋出
StackOverflowError異常戚嗅。 - 如果虛擬機(jī)椚悍觯可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，如果擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠內(nèi)存岂丘，就會(huì)拋出
OutOverMemoryError異常
Java堆（Java Heap）
? Java堆是虛擬管理的最大的一塊內(nèi)存空間，并且是線程共享的一塊內(nèi)存空間眠饮，堆在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建奥帘，此內(nèi)存空間唯一的目的就是存放對(duì)象實(shí)例。幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都是在堆上分配內(nèi)存仪召。Java虛擬機(jī)規(guī)范中描述的是：所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配寨蹋。
? 但是隨著技術(shù)的發(fā)展，JIT即時(shí)編譯器的發(fā)展以及逃逸分析技術(shù)的逐漸成熟：棧上分配扔茅，標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)將會(huì)導(dǎo)致一些微妙的變化已旧。所有對(duì)象在堆上進(jìn)行分配也逐漸的變得不是那么“絕對(duì)”了。
? 由于Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域召娜， 因此很多時(shí)候Java堆也叫GC堆运褪。
? 由于現(xiàn)在的垃圾回收器都是使用分代收集算法，所以Java堆還可以細(xì)分為：新生代和老年代玖瘸。在細(xì)致一些秸讹，可分為：Eden區(qū)域，TO Survivor區(qū)域和FROM Survivor區(qū)域雅倒。
? 根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范璃诀，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，只要邏輯上是連續(xù)的即可∶锵唬現(xiàn)在的主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)的（通過(guò)-Xmx和-Xms實(shí)現(xiàn)）劣欢。
? 在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)于Java堆規(guī)定了一種異常情況：當(dāng)堆中沒(méi)有內(nèi)存完成對(duì)象實(shí)例裁良，并且無(wú)法在進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)凿将，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
方法區(qū)（Method Area）
? 方法區(qū)與Java堆一樣趴久，是各個(gè)線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域丸相，用于存儲(chǔ)已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類信息，常量彼棍，靜態(tài)變量，即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)膳算。
? 雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范將方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分座硕，但是他還有另外一個(gè)名字：Non-Heap(非堆)
? Java虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)方法區(qū)的限制非常寬泛，除了像Java堆一樣不需要連續(xù)的物理內(nèi)存涕蜂，可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外华匾，甚至還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾回收。垃圾回收行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的，但這不意味著這個(gè)區(qū)域的垃圾回收是不必要的蜘拉，這塊區(qū)域進(jìn)行垃圾回收的目的主要是：1. 針對(duì)常量池的回收萨西； 2. 類型的卸載
在Sun公司的BUG列表中，曾出現(xiàn)過(guò)若干嚴(yán)重的BUG就是由于低版本的HotSpot虛擬機(jī)對(duì)此區(qū)域未完全回收而導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏
? 在Java虛擬機(jī)規(guī)范中旭旭，對(duì)于方法區(qū)規(guī)定了一種異常情況：當(dāng)方法區(qū)中無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)谎脯，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。
方法區(qū) --> 運(yùn)行時(shí)常量池
? 運(yùn)行時(shí)常量池屬于方法區(qū)的一部分持寄。
? Class文件中除了有類的版本源梭，字段，方法稍味，接口等描述信息外废麻，還有一項(xiàng)是常量池（Constant Pool Table），用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用模庐。這部分內(nèi)容會(huì)在類加載后進(jìn)入到方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放烛愧。
? Java虛擬機(jī)規(guī)范并沒(méi)有對(duì)運(yùn)行時(shí)常量池做任何細(xì)節(jié)上的要求
? 運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于Class文件中的常量池的另外一個(gè)重要特征就是動(dòng)態(tài)。Java語(yǔ)言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生掂碱，運(yùn)行時(shí)也可以將新的變量放入池中怜姿。比如String.intern()方法。
? 由于運(yùn)行時(shí)常量池屬于方法區(qū)顶吮，自然受到方法區(qū)內(nèi)存的限制社牲，當(dāng)運(yùn)行時(shí)常量池?zé)o法在申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)，將拋出OutOfMemoryError異常悴了。
直接內(nèi)存（Dirct Memory）
? 直接內(nèi)存并不屬于Java內(nèi)存模型搏恤，不是JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，它會(huì)被頻繁調(diào)用是因?yàn)樵?.4版本引入的NIO(New Input/Output)類湃交，引入了一種基于通道（Channel）和緩存（Buffer）的I/O方式熟空。
? 它可以使用Native函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通過(guò)一個(gè)儲(chǔ)存在堆上的DirectByteBuffer對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作搞莺。這樣做息罗，能顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava堆和Native堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)才沧。
? 顯然迈喉，直接內(nèi)存的分配不受Java堆大小的限制，但是會(huì)受本機(jī)總內(nèi)存（包括RAM以及SWAP區(qū)或者分頁(yè)文件）大小以及處理器尋址空間的限制温圆。
? 直接內(nèi)存出現(xiàn)OutOfMemoryError的原因是對(duì)該區(qū)域進(jìn)行內(nèi)存分配時(shí)挨摸，其內(nèi)存與其他內(nèi)存加起來(lái)超過(guò)最大物理內(nèi)存限制（包括物理的和操作系統(tǒng)級(jí)的限制），從而導(dǎo)致OutOfMemoryError岁歉。另外得运，若我們通過(guò)參數(shù)“-XX:MaxDirectMemorySize”指定了直接內(nèi)存的最大值，其超過(guò)指定的最大值時(shí)，也會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常熔掺。
總結(jié)
? 這篇文章主要是介紹Java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)中的分區(qū)饱搏，并介紹了每個(gè)區(qū)的概念，主要儲(chǔ)存什么數(shù)據(jù)置逻，異常情況推沸。
? 理解Java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)，可以有效的幫助我們了解虛擬機(jī)是如果使用內(nèi)存的诽偷，對(duì)排查錯(cuò)誤坤学，快速定位問(wèn)題很有幫助。
