JAVA程序运行与虚拟机之上,运行时需要内存空间。虚拟机执行JAVA程序的过程中会把它管理的内存划分为不同的数据区域方便管理。

虚拟机管理内存数据区域划分如下图:

虚拟机管理内存数据区域划分
虚拟机管理内存数据区域划分

数据区域分类:

  • 方法区:(Method Area)
  • 虚拟机栈:(VM Stack)
  • 本地方法栈 :(Native Method Stack)
  • 堆:(Heap)
  • 程序计数器 :(Program Counter Register)
  • 直接内存:(Direct Memory)

说明:

程序计数器

行号指示器,字节码指令的分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复(CPU切换),每条线程都需要一个独立的计数器,线程私有内存互不影响,该区域不会发生内存溢出异常。

虚拟机栈

是线程私有的,声明周期与线程相同,虚拟机栈是Java方法执行的内存模型,每个方法被执行时都会创建一个栈帧,即方法运行期间的基础数据结构。
栈帧用于存储:局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等,每个方法执行中都对应虚拟机栈帧从入栈到处栈的过程。

是一种数据结构,是虚拟机中的局部变量表,对应物理层之上的程序数据模型。

局部变量表,是一种程序运行数据模型,存放了编译期可知的各种数据类型例如:

Boolean、byte、char、short、int、float、long、double、对象引用类型(对象内存地址变量,指针或句柄)。
程序运行时,根据局部变量表分配栈帧空间大小,在运行中,大小是不变的异常类型:stackOverFlowError 线程请求栈深度大于虚拟机允许深度 OutOfMemory 内存空间耗尽无法进行扩展。

本地方法栈

与虚拟机栈类似,虚拟机栈为Java程序服务,本地方法栈支持虚拟机的运行服务,具体实现由虚拟机厂商决定,也会抛出 stackOverFlowError、OutOfMemory异常。

是虚拟机管理内存中最大的一部分,被所有线程共享,用于存放对象实例(对象、数组),物理上不连续的内存空间,由于GC收集器,分代收集。
所以划分为:新生代 Eden、From SurVivor空间、To SurVivor空间,allot buffer(分配空间),可能会划分出多个线程私有的缓冲区,老年代。

方法区

与堆一样属于线程共享的内存区域,用于存储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(动态加载OSGI)等数据。理论上属于java虚拟机的一部分,为了区分开来叫做 Non-Heap非堆。

这个区域可以选择不进行垃圾回收,该区域回收目的主要是常量池的回收,及类型的卸载class,内存区不足时会抛出OutOfMemory异常

运行时常量池:

方法区的一部分,Class的版本、字段、接口、方法等,及编译期生成的各种字面量、符号引用,编译类加载后存放在该区域。会抛出OutOfMemory异常。

直接内存

直接内存不属于虚拟内存区域,是一种基于通道与缓冲区的IO方式,可以使用本地函数直接分配堆外内存,在堆中存储引用的外部内存地址,通过引用完成对直接引用内存的操作。
1.4之后提供的NIO显著提高效率,避免了堆内存与Native内存的来回复制操作,不受虚拟机内存控制,会抛出OUtOfMemory异常。