如下图，jvm的内存分为5块，其中，

 

 

线程私有：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

线程共享：堆、方法区

 

1、程序计数器

1.1 什么是程序计数器？

       程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，即记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。

注意：

• 当线程执行的是一个Naive方法，这个计数器值则为空。

 

1.2 程序计数器的作用

       程序计数器有两个作用：

• 字节码解释器通过改变计数器的值来选取下一跳执行的指令，从而实现代码的流程控制，如：分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等。

• 在多线程的情况下，用于记录线程的执行的位置，从而知道线程切换回来后知道上次运行的位置。

 

1.3 程序计数器的特点

• 一块较小的内存空间

• 线程私有，每一个线程有一个独立的程序计数器

• 唯一一个不会出现OutOfMemoryError的区域

• 生命周期随线程的创建而创建，随线程结束而死亡

 

2、JAVA虚拟机栈

2.1 什么是JAVA虚拟机栈？

       虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型。

       java虚拟机会为每一个要运行的Java方法创建一个“栈帧”的区域，每一个java方法的调用直到结束完成，对应着栈帧在虚拟机栈的入栈到出栈的过程。

       栈帧包括以下信息：

• 局部变量表

         存放编译期已知的各种基本数据类型（char、byte、int等）、引用类型的变量、returnAddress类型的变量（指向一条字节码指令的地址）

• 操作数栈

• 动态链接

• 方法出口信息

• 等

注意：平常说栈存放局部变量是不准确的，因为java虚拟机栈是由一个个栈帧组成的，而栈帧都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息等。

 

2.2 java虚拟机栈的特点

• 局部变量表的大小在编译期间就确定下来了，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小；

• 线程私有的，生命周期与线程相同；

• Java虚拟机栈会有两种异常： *Error和OutOfMemoryError。

  • *Error 

          如果虚拟机栈内存不允许动态扩展，如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出  *Error异常。

• OutOfMemoryError

         如果虚拟机栈内存允许动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

 

3、本地方法栈

3.1 什么是本地方法栈？

        本地方法栈与虚拟机栈的作用是十分类似的，唯一的区别就是本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法服务的。除了不能使用程序计数器，其余特点与虚拟机栈一样。

 

4、堆

4.1 什么是堆？

      唯一的作用就是存放对象实例，几乎所有的对象（如普通对象、数组等）都存储在堆中。随着JIT编译器技术发展，所有对象分配在堆上不是那么“绝对”了。

4.2 堆的特点

• 线程共享

        整个Java虚拟机只有一个堆，所有线程都访问同一个堆。

• 在虚拟机启动时创建

• gc的主要回收场所

• 可进一步细分为：新生代、老年代

        新生代可被分为：Eden、From Survior、To Survior

• 堆的大小可以固定也可以扩展，但主流的虚拟机都是可扩展的（通过-Xmx和-Xms控制），因此当堆已满且内存已满无法再扩展时，就抛出OutOfMemoryError。

• 堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）

• Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，主要逻辑上是连续的即可

 

5、方法区

5.1 什么是方法区

       用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

       Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但却有一个别名Non-Heap（非堆），为了与Java堆区分开。

 

5.2 方法区的特点

• 线程共享

• 有时被称为“永久代”，但并不等价

        因为方法区的信息一般长期存在，因此虚拟机设计者使用永久代实现方法区（但容易遇到内存溢出）。逐步采用Native Memory  来实现方法区的规划了。

• 内存回收效率低

        方法区内存回收目标：对常量池的回收 和 对类型的卸载。

        回收效率低：方法区的信息大部分长期存在，每次回收只有少量信息会被回收，尤其是类型的卸载，条件很苛刻，但对于方法区的回收却是必要的。

• Java虚拟机规范对方法区的要求比较宽松

        和堆一样，允许选择固定大小，也允许可扩展；另外还允许不实现gc。

• 当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError异常

5.3 什么是运行时常量池？

        方法区存储4种信息：类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据，其中常量被存储在运行时常量池中。运行时常量池是方法区的一部分。

•    Class文件中有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容会在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

•    运行时常量池还具有动态性，允许运行期间新的常量放入池中。

•    当运行时常量池的某些常量没有被对象引用，同时也没有被变量应用，那么就需要gc。

6、 直接内存

       直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范定义的内存区域。

       在NIO中引入了一种基于通道和缓冲的IO方式。它可以通过调用本地方法直接分配Java虚拟机之外的内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象直接操作该内存，而无需先将外面内存中的数据复制到堆中再操作，从而提升了数据操作的效率。

        直接内存的大小不受Java虚拟机控制，但既然是内存，当内存不足时就会抛出OOM异常。