深入理解Java虚拟机（1）-JVM运行时数据区

Java虚拟机所管理的内存包括的运行时数据区：
注：此图片来源于http://chenzhou123520.iteye.com/blog/1585224

程序计数器：线程私有

1. 每个线程有一个独立的程序计数器（一块小的内存空间）
2. 线程执行Java方法，程序计数器=正执行的虚拟机字节码指令的地址
   线程执行native方法，程序计数器=空（Undefined）
3. JVM中唯一一个无OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈：线程私有

1. 每个方法被执行时，同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
2. 每个方法被调用直至执行完成的过程，对应着一个栈帧在JVM Stack从入栈到出栈的过程。
3. 局部变量表所需内存空间在编译期间完成分配，方法运行期间不会改变大小。
4. 若线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出OutOfMemoryError异常；若扩展都无法申请到足够的内存时抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈：线程私有

1. 与JVM Stack相似，为JVM用到的Native方法服务
2. 若线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出OutOfMemoryError异常；若扩展都无法申请到足够的内存时抛出OutOfMemoryError异常。

Java堆：所有线程共享

1. 存放对象实例
2. 垃圾回收的主要区域，也被称为GC堆
3. 在虚拟机启动时创建
4. 可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续。
5. 在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。

方法区/Non-Heap:

1. 方法区是可供各条线程共享的运行时内存区域。存储了每一个类的结构信息，例如运行时常量池（Runtime Constant Pool）、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容、还包括一些在类、实例、接口初始化时用到的特殊方法
2. 可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续。
3. 可选择固定大小或可扩展
4. 可选择不实现垃圾回收
5. 此区域的内存回收主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
6. 当方法区无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError异常。
   

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运行时常量池：

1. 方法区的一部分，在类和接口被加载到JVM后，对应的运行时常量池就被创建。
2. class文件中有类的版本、字段、方法、接口等描述信息，还有常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，常量池的内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
3. 运行时常量池相比class文件的常量池，具有动态性。包含class文件中的常量池，还包含新的常量，如String类的intern()方法。
4. 当常量池无法再申请到内存时抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存：

1. 不属于运行时数据区的一部分，
2. 可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。在一些场景中提高性能，避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
3. 直接内存分配不受Java堆大小限制。也会出现OutOfMemoryError异常。
4. 服务器管理员配置虚拟机参数时，经常会忽略掉直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。