本文将基于JDK7讲解java虚拟机内存的各个区域及其作用.
首先上图
如上图，这就是java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域。分为以下几个部分：
程序计数器
也就是我们常说的PC寄存器。
每个线程创建时，会创建一个程序计数器，程序计数器会随线程的消亡而消亡。
它是“线程私有”的一块较小的内存空间，可视为当前线程所执行的字节码的行号指示器，通过它可以获取下一条需要执行的字节码指令。
简单滴说，CPU是通过时间片分配算法来循环执行任务的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一个线程中的指令，因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要一个独立的程序计数器来记录这些信息。
当线程正在执行的是一个java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值为空（undefined）。
这个内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
虚拟机栈
与程序计数器一样，它也是线程私有的，生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。虚拟机栈是一个后入先出的数据结构，线程运行过程中，只有一个栈帧是处于活跃状态的，被称为"当前活动帧栈"，当前活动帧栈始终是虚拟机栈的栈顶元素。
在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。
本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stack）和虚拟机栈的作用相似，不过虚拟机栈是为Java方法服务的，而本地方法栈是为Native方法服务的。
Java堆
对大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。从内存回收角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。此区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。此区域也是垃圾收集器的主战场，故很多时候也被称为GC堆。
根据java虚拟机规范的规定，java堆可以出于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。在实现上，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。如果是在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区
和堆一样，是各线程共享的内存区域，它用于存储已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数据。虽然java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的应该是与Java堆区分开。
对于习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序的开发者来说，很多人更愿意把方法区称为“永久代”，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代手机扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。对于其他虚拟机来说，并不存在永久代的概念。
Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不显示垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并非数据进入了方法区就如永久代一样“永久”存在了。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，一般来说，这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意，尤其是类型的写在，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是有必要的。
根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
运行时常量池
它是方法区的一部分。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，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。
Java虚拟机对Class文件每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可、装载和执行，但对于运行时常量池，java虚拟机规范没有做任何细节的要求，不同的提供商实现的虚拟机可以按照自己的需要来实现这个内存区域。不过，一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池。运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员用的最多的便是String.intern(）方法。
当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
作者：敦其若朴
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来源：掘金
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