JAVA内存区域

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。 在JAVA虚拟机的概念模型里，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下一条需要执行的字节码指令，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于JAVA虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各线程之间计数器互不影响，独立存储我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
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令的地址；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空。此内存区域是唯一一个在《JAVA虚拟机规范》中没有任何规定OOM请况的区域。

与程序计数器一样，JAVA虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是JAVA方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，JAVA虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译器可知的各种JAVA虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、double）、对象引用类型（refrence类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
在《JAVA虚拟机规范》中，对这个内存区域规定了两类异常情况：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；如果JAVA虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OOM异常。

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机所执行JAVA方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地方法服务。
与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出stackoverflowerror和OOM异常。

此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，JAVA世界里“几乎”所有对象实例都在这里分配内存。在《JAVA虚拟机规范》中对JAVA堆的描述是：“所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配”。现在已经能看到些许迹象表明日后可能出现值类型的支持，即使只考虑现在，由于即时编译技术的进步，尤其是逃逸分析技术的日益强大，栈上分配、标量替换优化手段已经导致一些微妙的变化，所以说JAVA对象实例都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。

方法区与JAVA堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
永久代：当时的HotSpot虚拟机设计团队选择把收集器的分代设计扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样使得Hotspot的垃圾收集器能够像管理JAVA堆一样管理这部分内存，省去专门为方法区编写内存管理代的工作。 到了JDK7的Hotspot，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移至JAVA堆中。而到了JDK8，完全废弃了永久代的概念，改用与JRockit、J9一样在本地内存中实现的元空间来代替， 把JDK7中永久代还剩余的内容（主要是类型信息）全部移到元空间中。
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。
如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OOM异常。

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池表，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，JAVA语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是说，并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的intern()方法。
既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OOM异常。

摘自：《深入理解Java虚拟机》第3版