虚拟机在程序执行期间会将内存划分为不同的数据区域，他们都有各自的用途。有的伴随虚拟机进程启动一直存在，有的则和用户进程同生共死；

1.程序计数器

计数器即当前线程执行字节码（编译出的class文件）的行号指示器，对于编译产生的字节码机器是不能直接执行的，还需要字节码解释器来进行和底层的沟通。对于分支，循环，跳转，异常处理等基础功能都是字节码解释器，通过改变计数器的值来选取下一条字节码指令来完成的。

由于虚拟机多线程是通过在线程之间不停切换实现的，即对于一个确定时间只会有一个线程在被执行，为了让线程被切换后可以恢复到正确的位置，每个线程都有独立的计数器，各个线程的计数器被独立储存，这种内存被称为“线程私有”的内存。

Java方法计数器记录的是正在执行虚拟机字节码指令的地址。
如果正在执行的是 Native 方法，则这个计数器值为空（Undefined）。（Native方法是java通过jni调用本地C/C++库来实现，非java字节码实现，所以无法统计）
程序计数器是java虚拟机规范中唯一一个没有规定任何OutofMemeryError的区域

2.Java虚拟机栈

栈帧是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也用来处理动态连接、方法返回值和异常分派。

栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁——无论方法正常完成还是异常完成都算作方法结束。

栈帧的存储空间由创建它的线程分配在Java虚拟机栈之中，每一个栈帧都有自己的本地变量表(局部变量表)、操作数栈和指向当前方法所属的类的运行时常量池的引用。

栈帧是线程本地的私有数据，不可能在一个栈帧中引用另外一个线程的栈帧。

虚拟机栈也是线程私有的，生命周期和线程相同。当一个方法被执行时，虚拟机就会同步创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。方法的调用到执行完毕对应着栈帧在虚拟机栈的入栈（创建）到出栈（销毁）。

对于一个虚拟机栈可以存着多个栈帧，因为方法可以嵌套调用的等。对于栈帧在虚拟机栈里排列顺序有一定的顺序，可以参考数据结构中栈就是先进后出。对于我调用的方法就在我的上方。

一个线程中方法的调用链可能会很长，很多方法都同时处于执行状态。对于JVM执行引擎来说，在活动线程中，只有位于JVM虚拟机栈栈顶的元素才是有效的，即称为当前栈帧，与这个栈帧相关连的方法称为当前方法， 定义这个方法的类叫做当前类。

执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。如果当前方法调用了其他方法，或者当前方法执行结束，那这个方法的栈帧就不再是当前栈帧了。

调用新的方法时，新的栈帧也会随之创建。并且随着程序控制权转移到新方法，新的栈帧成为了当前栈帧。方法返回之际，原栈帧会返回方法的执行结果给之前的栈帧(返回给方法调用者)，随后虚拟机将会丢弃此栈帧。

局部变量表（用于存放方法参数和方法内定义的局部变量）

存放编译期可知的

各种基本数据类型
对象引用（reference类型，不等同于对象本身，可以是指向对象起始地址的引用指针，代表对象的句柄（即把new出来赋值给等号左边起的别名）或者其他与对象相关的位置）
returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）

关于对象的引用，在方法里声明的数组，其引用放在局部变量表，但实体放在堆里。如果方法里声明了final或者static类型，那么相应的存储在常量池和堆里。

他们在局部变量表的存储空间是局部变量槽（Slot），64位的long和double占两个槽，其他占一个。表的空间大小（大小指槽的个数，而槽是32，64bit或者更多由虚拟机决定）在编译时完成分配，进入方法在栈帧中分配的空间是确定的，因为其要储存的东西在编译时大小就已经确定，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

局部变量必须显示赋值。

构造方法和实例方法在索引为0 的地方保存this。

对于出了作用域的变量，销毁后slot会被下面接着声明的变量重复使用。

虚拟机通过索引定位的方法查找相应的局部变量，索引的范围是从0~局部变量表最大容量-1

异常：

StackOverflowError异常

当如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度

OutOfMemoryError异常

如果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

栈帧中其他信息介绍：

zhuanlan.zhihu.com/p/147341385

动态链接

静态方法，final方法，私有方法，实例构造器，父类方法时非虚方法。

栈顶缓存技术：将栈顶元素缓存到CPU寄存器中，降低对内存的读写。

3.本地方法栈

与虚拟机栈非常相似，只是虚拟机栈对应java方法，本地方法栈对应本地（Native）方法。

4.Java堆

Java堆是被所有线程共享的内存区域，在虚拟机启动时创建，他的唯一目的就是存储对象，规范中描述过：“所有的对象实例以及数组都应该在堆上分配”。（数组也是对象）堆是垃圾收集器管理的区域。

所有线程共享的堆可以划分出多个线程私有的分配缓存区，以提高对象分配时的效率。不论如何划分都不会改变堆的共性：

无论在哪个区域，存储的只能是对象的实例，将堆细分只是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。

堆可以是物理上不连续的内存空间，但逻辑上应被视为连续的。对于大对象（数组对象），为了简单高效还是可能要求连续的内存空间。

堆可以被固定大小，也可以是可扩展的。如果堆中没有内存完成实例分配，并且也无法扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

默认比例伊甸园：s1：s2=8:1:1 新生代：老年代=1:2

From to 区不会主动GC，只会在伊甸园区满的时候，一起GC

5.方法区

方法区也是线程共享的区域，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。（域，方法）

在JDK7的HotSpot，已经把放在永久代的字符串常量池（保证创建的大量字符串能及时被回收），静态变量等移到堆中。在JDK8时，废弃永久代的概念，用在本地内存中实现的元空间来替代，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。

方法区和堆一样不需要连续的空间和可以选择固定空间或可扩展，甚至可以选择不实现垃圾收集。该区域的内存回收主要针对常量池的回收和对类型的卸载，但回收效果难令人满意。

当方法区无法满足新的内存分配需求时，会抛出OutOfMemoryError异常。

6.运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分（方法区存储的就包含常量）。Class文件除了有类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，还有一个就是常量池表，用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分将在类加载后存放到方法区的运行时常量池。（运行时常量池即根据常量池表构建出来的）

运行时常量池是具备动态性的，即运行期间也可以将新的常量放入池中，如：

String.intern()

检查字符串常量池中是否存在String并返回池里的字符串引用；若池中不存在，则将其加入池中，并返回其引用。这样做主要是为了避免在堆中不断地创建新的字符串对象

String a = "ddddd";

String b = new String("ddddd");

String c = b.intern();

String d = b;

System.out.println(b == a);

System.out.println(b==c);

System.out.println(a==c);

System.out.println(d==a);

System.out.println(d==b);

a不等于b，因为他俩一个直接指向常量池，一个间接。b不等于c因为intern返回的是直接对常量池的引用。所以a会等于c。而直接把b赋值给d只是给了b中存的引用，因此d不等于a，但d等于b。

当运行时常量池无法申请到足够内存时，会抛出OutOfMemoryError异常。

7.直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分。在JDK1.4中加入了NOI（New Input/Output）类，引入了基于通道和缓冲区的I/O方式，它可以通过Native函数库直接分配堆外内存，然后通过Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

直接内存不受Java堆的限制，但受本机总内存及处理器寻址空间的限制。当配置虚拟机参数时忽略直接内存，会因为动态扩展出现OutOfMemoryError异常。

运行时数据区域