JVM知识总结-运行时区域划分

区域简介

JVM运行时区域有些随着虚拟机进程的启动而存在，有些依赖于用户线程的启动和结束而建立和销毁，大致分为以下几类：方法区，虚拟机栈，本地方法栈，堆，程序计数器，概念图如下(源于《深入理解JAVA虚拟机-JVM高级特性》)：

程序计数器

1. 当前线程所执行的字节码的行号指示器，是一块各个线程私有的内存，每个线程都有一个独立的程序计数器；
2. 如果线程执行的是一个JAVA方法，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址，如果执行的是一个Native方法，计数器值为空(Undefined)；
3. 唯一一个在JVM规范中没有规定任何OOM情况的区域；

虚拟机栈

1. 线程私有，每个线程执行时会创建一个栈桢(Stack Frame)，包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，一个方法的调用过程对应着一个栈桢在虚拟机栈中的入栈和出栈操作；
2. 局部变量表：存放了编译期可知的各种基本数据类型(byte、short、char、int、long、float、double、boolean)，对象引用(reference)，returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)，64位的long和double占用两个Slot(局部变量空间)，其他占用一个，局部变量表所需空间在编译期就确定；
3. JVM规范中这个区域有两种异常情况，如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度--抛出StackOverflowError，如果虚拟机栈可动态扩展但扩展时申请的内存无法满足--抛出OutOfMerroyError；

本地方法栈

与虚拟机栈作用类似，区别在于本地方法栈用于执行Native方法，JVM规范并未对此区域的实现做强制规定，具体的虚拟机可自由实现，此区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMerroyError；

堆

1. 所有线程共享的区域，几乎所有的对象实例都在这里分配内存，之所以是几乎，是因为JIT的优化技术已经使得部分对象实例不必在堆上分配；
2. 从内存分配的角度看，堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Allocation Buffer)，目的是为了更好回收内存或更快的分配内存；
3. 逻辑上连续，物理上可以不连续；
4. 当堆中没有足够的内存完成对象实例的分配，且无法再扩展，会抛出OOM;

方法区

1. 线程共享区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT产生的代码等数据；
2. HotSpot将永久代(Permanent Generation)作为方法区的实现，但本质上与方法区并不等价；
3. 不需要连续的内存，可扩展，可以选择不实现垃圾收集(GC只是hotspot在此区域实现的功能)，当无法满足内存分配需求时，会抛出OOM；
4. 运行时常量池：Class文件中的常量池--用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用--将在类加载后进入方法区的运行时常量池，除此之外还会把翻译出来的直接引用也存入，相对于Class文件常量池的特征是动态性，运行期间也可以将新的常量放入，如String.intern()；

直接内存

此区域并不在JVM区域划分范围中，但这部分也可能会抛出OOM，NIO可以通过Native函数库直接分配堆外内存并通过DirectByteBuffer对象对这块内存进行操作，因为避免了数据在Native堆和Java堆之间的复制从而提高性能；