JVM总结（一）：概述--JVM运行时数据区

　　事实上，JVM在执行Java代码时都会把内存分为几个部分，即数据区来使用，这些区域都拥有自己的用途，并随着JVM进程的启动或者用户线程的启动和结束建立和销毁。接下去，通过下面的这幅图，我们一个一个细数一下JVM运行时的数据区结构。

　　　　　　　　　　　　　　　　图一：JVM运行时的数据区结构

JVM运行时数据区

线程私有的数据区

　　程序计数器

• 作用 
  记录当前线程所执行到的字节码的行号。字节码解释器工作的时候就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。
• 意义 
• JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，对于我们来说的并行事实上在某个时刻一个处理器也只会执行一条线程中的指令。所以，为了保证各线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都有独立的私有的程序计数器。
• 存储内容 
  当线程中执行的是一个Java方法时，程序计数器中记录的是正在执行的线程的虚拟机字节码指令的地址。 
  当线程中执行的是一个本地方法时，程序计数器中的值为空。
• 可能出现异常 
  此内存区域是唯一一个在JVM上不会发生内存溢出异常（OutOfMemoryError）的区域。

　　虚拟机栈

• 作用 
  描述Java方法执行的内存模型。每个方法在执行的同时都会开辟一段内存区域用于存放方法运行时所需的数据，成为栈帧，一个栈帧包含如：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
• 意义 
  JVM是基于栈的，所以每个方法从调用到执行结束，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的整个过程。
• 存储内容 
  局部变量表（编译期可知的各种基本数据类型、引用类型和指向一条字节码指令的returnAddress类型）、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 
  值得注意的是：局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。在方法运行的阶段是不会改变局部变量表的大小的。
• 可能出现的异常 
  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。 
  如果在动态扩展内存的时候无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

  本地方法栈

• 作用 
  为JVM所调用到的Nativa即本地方法服务。
• 可能出现的异常 
  和虚拟机栈出现的异常很相像。

　　异常分析

　　可以通过堆参数-Xss来设置栈容量，需要注意的是为每个线程的栈分配的内存越大，反而越容易引发内存溢出异常，原因是栈的总大小=内存总量-堆的最大量-方法区最大量-其他，栈是被线程独占的，每个线程的栈容量越大，那么可以建立的线程数就越少，所以在创建线程时就越容易把内存耗尽。如果因建立过多线程导致内存溢出，在不能减少线程数和扩容的情况下，只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的内存。

所有线程共有的数据区

　　Java堆

• 作用 
  所有线程共享一块内存区域，在虚拟机开启的时候创建，用来存放对象实例。
• 意义 
  1、存储对象实例，更好地分配内存。 
  2、垃圾回收（GC）。堆是垃圾收集器管理的主要区域。更好地回收内存。 
  -存储内容 
  存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里进行分配。堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上是连续的就可以。 
  值得注意的是：在JIT编译器等技术的发展下，所有对象都在堆上进行分配已变得不那么绝对。有些对象实例也可以分配在栈中。
• 可能出现的异常 
  实现堆可以是固定大小的，也可以通过设置配置文件设置该为可扩展的。 
  如果堆上没有内存进行分配，并无法进行扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
• 异常分析
• 可以通过堆参数-Xmx(最大值) 和-Xms(初始值)来设置，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以把内存异常dump出来
• 出现异常的原因可能是内存泄漏和内存溢出，如果是内存泄漏，需要找到那些对象回收不了，如果是内存溢出，需要通过上面的堆参数来调节内存大小

　　方法区

• 作用 
  用于存储运行时常量池、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。
• 意义 
  对运行时常量池、常量、静态变量等数据做出了规定。
• 存储内容 
  运行时常量池（具有动态性）、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。
• 可能出现的异常 
  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

• 作用
• 方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。
• 意义
• 具有动态性，在运行期间可以将更新的常量放入池中，例如String.intern()方法
• 异常
• 和方法区一样

　　直接内存

　　它不是虚拟机运行时数据区的一部分，而是JDK1.4以后加入NIO,引入一种基于通道（Channel）与缓存区（Buffer）的I/O方式，它可以用native方法直接分配堆外内存。

　　它不受JAVA堆的限制，但是收总内存的限制，会抛出OutOfMemoryError异常。