深入JVM之运行时数据区域
前言
Java虚拟机在执行Java程序的过程中，会把他所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域，这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机的进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程启动和结束而建立和销毁。
程序计数器
程序计数器是一块较小的内存空间，他可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的规范模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取吓一跳需要执行的字节码指令、分支、循环、跳转、异常处理、线程回复登记处功能都需要依赖这个计数器来完成。
如果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定的地址。如果正在执行的是Native方法，这个计数器值为空。次内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定OOM情况的区域。
Java虚拟机栈
与程序计数器一样，虚拟机栈也是线程私有的，他的生命周期和线程相同。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，每一个方法从调用直至完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用类型、和returnAddress类型。
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。
本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。
Java堆
对于大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候叶也被称为“GC堆”。从内存回收的角度来看，由于现在收集器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；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
根据虚拟机规范的规定，Java堆可以处于处理上不连续的内存空间，只要逻辑上是连续的即可，就像我们磁盘空间一样。在实现时，即可实现成固定大小的，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的来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆无法在扩展时，将会抛出OutofMemoryError异常。
方法区
方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，他用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。
Java虚拟机规范对方法去的限制非常宽松，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，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的。这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。
根据Java虚拟机规范，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OOM异常。
直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OOM异常出现。
在JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，他可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
显然，本机直接运行内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，肯定还是会受到本地总内存大小以及处理器寻址空间的限制。
参考书籍：《深入理解Java虚拟机》
参考博客：Java 虚拟机