示意图
1.程序计数器(Propram Counter Register)
1.1 什么程序计数器
- 是一块较小的内存。
- 记录当前执行的字节码的行号。
- 执行的若是Native方法，则其值为空（Undefined）
1.2 程序计数器的作用
- 字节码解释器通过改变其值来依次读取指令。实现代码流程控制（顺序，分支，循环，跳转，异常处理等）
- 多线程时，用于记录当前线程执行的位置。用于切换回来之时的程序入口。（因为JVM的多线程是通过线程轮流切换分配处理器（一个核）的时间片）
1.3 程序计数器的特点
- 每条线程都有一个独立的程序计数器,独立存储。
- 是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域。
2.Java虚拟机栈（VM Stack）
2.1什么是Java虚拟机栈
- 是一个内存模型，用于描述Java方法的运行过程。
- 它会为每一个即将运行的Java方法创建一块“栈帧”。
- 每一“栈帧”包含
- 局部变量表，存放基本数据类型的变量、引用类型的变量、returnAddress类型的变量
- 操作数栈，（栈中栈，数据工作时候的小栈，比如100+20，先入栈100，再20，再“+”作用完毕等于120,再出栈）
- 动态链接（各种方法编译后字节码的入口地址）
- 方法出口信息
- 等
- 常说的 “栈”和“堆”不完全正确，这里的“栈”只代表了Java虚拟机栈中的局部变量表部分。真正的Java虚拟机栈是由一个个栈帧组成，而每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。
2.2 Java虚拟机栈的特点
- 局部变量表的大小在编译时期就确定下来了，在方法运行的过程中，局部变量表的大小不会改变。
- 会出现两种异常：
- Java虚拟机栈内存大小不允许动态扩展，当请求栈内存超过深度(此时计算机内存可能还有很多)，会出现StackOverFlowError;
- Java虚拟机栈内存大小允许动态扩展, 请求扩展栈时，内存也用完了(整个计算机内存用光了)，会出现OutOfMemoryError
3.本地方法栈（Native Method Stack）
3.1 什么是本地方法栈
- 与Java虚拟机栈类似，是一个内存模型（就是一块内存）
- 线程私有
- 一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口（"A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."）
- 用于本地方法运行。
- 本地方法被执行的时候，在本地方法栈也会创建一个栈帧，用于存放该本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息。
- 也会出现StackOverFlowError和OutOfMemoryError
4.Java堆(Java Heap)
4.1 什么是堆
- JVM管理最大的一块内存
- 几乎所有的对象都存储在堆中
4.2 堆的特点
- 线程共享
整个JVM只有一个堆，所有的线程都访问同一个堆，而程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈都是一个线程对应一个的。
- 在虚拟机启动时候创建。
- 垃圾回收的主要区域。
- 细分为：新生代、老年代。
- 新生代可分为：Eden、From Survior、 To Survior。不同生命长度的对象，存在不同区域，每个区域方便使用不同的回收算法，更高效。
- 堆可以处于物理上不连续的内存空间中。
- 堆的大小可以固定也可以扩展，主流是可扩展。
- 当线程请求分配内存，但堆已满且无法扩展时，抛出OutOfMemoryError异常
5.方法区（Method Area）
5.1 什么是方法区
- 堆的一个逻辑部分
- 存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。
5.2 方法区特点
- 线程共享
整个JVM只有一个方法区。
- 永久代的垃圾收集方法
方法区中的信息一般需要长期存在，而且它又是堆的逻辑分区，因此用堆的划分方法，我们把方法区称为老年代。
- 内存回收效率低
方法区中的信息一般需要长期存在，回收一遍内存之后可能只有少量垃圾。
对方法区的内存回收的主要目标是：对常量池的回收 和 对类型的卸载。
- Java虚拟机规范对方法区的要求比较宽松。
和堆一样，允许固定大小，也允许可扩展的大小，还允许不实现垃圾回收。无法满足分配需求时候，将抛出OutOfMemeoryError异常。
5.3 什么是运行时常量池
- 我们一般在一个类中通过public static final来声明一个常量。这个类被编译后便生成Class文件，这个类的所有信息都存储在这个class文件中。
- Class文件中，除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，这部分将在类加载后，进入到方法区的运行时常量池中存放
- 在运行期间，可以向常量池中添加新的常量。如：String类的intern()方法就能在运行期间向常量池中添加字符串常量。
- 当运行时常量池中的某些常量没有被对象引用，同时也没有被变量引用，那么就需要垃圾收集器回收。
6.直接内存（Direct Memory）
6.1 什么是直接内存
- Java虚拟机之外的内存，但也有可能被Java使用，（和操作系统的虚拟内存很像）
- 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OutOfMemeoryError异常。
7.总结对比
- 两个栈，Java虚拟机栈和本地方法栈。两个栈功能类似，内部构造相同，都是线程私有。一个用于普通Java方法运行，一个用于本地方法的运行（如C++代码）。
- 两个堆，一个是原本的堆，一个是方法区。方法区本质上是属于堆的一个逻辑部分。堆中存放对象，方法区中存放类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码。
- 程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈是线程私有的，即每个线程都拥有各自的程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法区。并且他们的生命周期和所属的线程一样。 而堆、方法区是线程共享的，在Java虚拟机中只有一个堆、一个方法区。并在JVM启动的时候就创建，JVM停止才销毁。
再来看看图：