Java是一門結合了編譯執行與解釋執行的語言。首先，Java編譯器把Java原始碼編譯成Java位元組碼(byte-code)，然後，Java位元組碼在Java虛擬機器(JVM)上解釋執行。實際上，Java虛擬機器在執行Java程式碼的過程中，會把它所管理的記憶體劃分為若干個不同的資料區域。這些區域都有各自的用途，以及建立和銷燬的時機，有些區域隨著虛擬機器程序的啟動而存在，有些區域則依賴使用者執行緒的啟動和結束而建立和銷燬。

JVM記憶體模型

Java中的很多疑難雜症，在明白了JVM的記憶體佈局模型後，都變得簡單、清晰起來。我們看一下Java虛擬機器執行時資料去：

注意仔細觀察，我們使用顏色標識出每個記憶體區域是執行緒私有空間，還是被所有執行緒所共享。實際上，上圖並沒有包含JVM中記憶體佈局的所有重要細節，比如缺少直接記憶體，本文將詳細講解JVM中的所有七個重要資料區。

程式計數器(Program Counter Register)

程式計數器是一塊較小的記憶體空間，它可以看作是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。在虛擬機器的概念模型裡，位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴於這個計數器來完成。

由於Java虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器都只會執行一條執行緒中的指令。因此，為了執行緒切換後能夠恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間計數器互不影響，獨立儲存，我們稱這類記憶體區域為”執行緒私有”的記憶體。

如果執行緒正在執行一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的地址；如果正在執行的是 Native 方法，這個計數器值則為空(Undefined)。此記憶體區域是唯一一個在Java虛擬機器規範中沒有規定任何 OutOfMemoryError 情況的區域。

Java虛擬機器棧(Java Virtual Machine Stacks)

Java虛擬機器棧是執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同。虛擬機器棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀(Stack Frame)，用於儲存區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口等資訊。每一個方法從呼叫直至執行完畢的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中入棧到出棧的過程。

棧幀中的區域性變量表存放了編譯期可知的各種基本資料型別(boolean,byte,char,short,int,float,long,double)、物件引用(reference，不是物件本身)型別 和 returnAddress型別(一條位元組碼指令的地址)。區域性變量表所需的記憶體空間在編譯期完成計算，在方法執行期間不會改變區域性變量表的大小。

在Java虛擬機器規範中，該區域定義了兩種異常狀況：StackOverflowError異常 和 OutOfMemoryError異常。

本地方法棧(Native Method Stack)

本地方法棧與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，區別僅在於本地方法棧為本地方法服務。在 Sun HotSpot 虛擬機器中，直接把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一。與虛擬機器棧一樣，本地方法棧區域也會丟擲兩種異常狀況：StackOverflowError異常 和 OutOfMemoryError異常。

Java堆(Java Heap)

對於大多數應用來說，Java堆是Java虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。Java堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時建立。此記憶體區域的唯一作用就是存放物件例項，幾乎所有的物件例項都會在這裡分配記憶體。

Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，從記憶體回收的角度來看，現在的收集器基本都採用分代收集演算法，所以Java堆細分成了：新生代和老年代。關於Java堆更多的分配和回收細節，建議檢視垃圾回收機制的文章。Java堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中，該區域可能丟擲 OutOfMemeoryError異常。

方法區(Method Area)

方法區(Method Area)是所有執行緒共享的記憶體區域，它用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料。

Java虛擬機器對於方法區的限制非常寬鬆，甚至可以不實現垃圾收集。這區域的記憶體回收目標主要是針對常量池的回收和對型別的解除安裝。當方法區無法滿足記憶體分配需求時，可以丟擲 OutOfMemoryError異常。

執行時常量池(Runtime Constant Pool)

執行時常量池是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外，還有一項資訊是常量池(Constant Pool Table)，用於存放編譯期間生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類載入後進入方法區的執行時常量池中存放。JVM中的執行時常量池，除了儲存Class檔案中的常量池資訊之外，還會把翻譯出來的直接引用也儲存起來。另外，執行時常量池還具備動態性，執行期間也可能將新的常量放入池中，可以參看本站講解 String 類的 intern()方法的文章。

直接記憶體(Direct Memory)

直接記憶體並不是虛擬機器執行時資料區的一部分，也不是Java虛擬機器規範中定義的記憶體區域。但是該區域被頻繁使用，而且可能導致 OutOfMemoryError異常。

在JDK 1.4中新加入了 NIO(New Input/Output) 類，引入了一種基於通道(Channel) 與 緩衝區(Buffer) 的I/O方式，它可以使用Native函式庫直接分配堆外記憶體，然後通過一個儲存在Java堆中的DirectByteBuffer物件作為這塊記憶體的引用進行操作。顯然，直接記憶體的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，動態擴充套件超過記憶體限制時，一樣會出現 OutOfMemoryError異常。
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作者：點化人生 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/qq_35661171/article/details/78304564 
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