很多人會誤以為Java內(nèi)存區(qū)域和內(nèi)存模型是同一個(gè)東西，其實(shí)并不是。
Java內(nèi)存區(qū)域是指 JVM運(yùn)行時(shí)將數(shù)據(jù)分區(qū)域存儲 ，簡單的說就是不同的數(shù)據(jù)放在不同的地方。通常又叫 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域。
Java內(nèi)存模型（JMM）定義了程序中各個(gè)變量的訪問規(guī)則，即在虛擬機(jī)中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中取出變量這樣的底層細(xì)節(jié)。
1、Java內(nèi)存區(qū)域
1.8 之前：
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Java內(nèi)存區(qū)域 1.8之前
JDK1.8（含）之后：
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Java內(nèi)存區(qū)域 1.8
區(qū)別就是 1.8有一個(gè)元數(shù)據(jù)區(qū)替代方法區(qū)了。
JDK 1.7 其實(shí)是并沒完全移除方法區(qū)，但是不會像1.6以前報(bào) “java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”，而是報(bào) java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
1.7部分內(nèi)容（比如 常量池、靜態(tài)變量有方法區(qū)轉(zhuǎn)移到了堆）
那么，Java 8 中 PermGen 為什么被移出 HotSpot JVM 了？我總結(jié)了兩個(gè)主要原因（詳見：JEP 122: Remove the Permanent Generation）：
- 由于 PermGen 內(nèi)存經(jīng)常會溢出，引發(fā)惱人的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen，因此 JVM 的開發(fā)者希望這一塊內(nèi)存可以更靈活地被管理，不要再經(jīng)常出現(xiàn)這樣的 OOM
- 移除 PermGen 可以促進(jìn) HotSpot JVM 與 JRockit VM 的融合，因?yàn)?JRockit 沒有永久代。
根據(jù)上面的各種原因，PermGen 最終被移除，方法區(qū)移至 Metaspace，字符串常量移至 Java Heap。
下面逐一介紹一下jvm管轄的這幾種內(nèi)存區(qū)域。
2、程序計(jì)數(shù)器
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，由于JVM可以并發(fā)執(zhí)行線程，因此會存在線程之間的切換，而這個(gè)時(shí)候就程序計(jì)數(shù)器會記錄下當(dāng)前程序執(zhí)行到的位置，以便在其他線程執(zhí)行完畢后，恢復(fù)現(xiàn)場繼續(xù)執(zhí)行。
JVM會為每個(gè)線程分配一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，與線程的生命周期相同。
如果線程正在執(zhí)行的是應(yīng)該Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址。
如果正在執(zhí)行的是Native方法，計(jì)數(shù)器的值則為空（undefined）
程序計(jì)數(shù)器是唯一一個(gè)在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何 OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。
3、Java虛擬機(jī)棧
虛擬機(jī)棧 描述的是 Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：
每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame，是方法運(yùn)行時(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個(gè)方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。
虛擬機(jī)棧是每個(gè)線程獨(dú)有的，隨著線程的創(chuàng)建而存在，線程結(jié)束而死亡。
在虛擬機(jī)棧內(nèi)存不夠的時(shí)候會OutOfMemoryError，在線程運(yùn)行中需要更大的虛擬機(jī)棧時(shí)會出現(xiàn)StackOverFlowError。
虛擬機(jī)棧包含很多棧幀，每個(gè)方法執(zhí)行的同時(shí)會創(chuàng)建一個(gè)棧幀，棧幀又存儲了方法的局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接和方法返回地址等信息。
在活動線程中，只有位于棧頂?shù)臈攀怯行У?，稱為當(dāng)前棧幀，與這個(gè)棧幀相關(guān)聯(lián)的方法稱為當(dāng)前方法。
1）局部變量表
局部變量表是存放方法參數(shù)和局部變量的區(qū)域。
全局變量是放在堆的，有兩次賦值的階段，一次在類加載的準(zhǔn)備階段，賦予系統(tǒng)初始值；另外一次在類加載的初始化階段，賦予代碼定義的初始值。
而局部變量沒有賦初始值是不能使用的。
2）操作數(shù)棧
一個(gè)先入后出的棧。
當(dāng)一個(gè)方法剛剛開始執(zhí)行的時(shí)候，這個(gè)方法的操作數(shù)棧是空的，在方法的執(zhí)行過程中，會有各種字節(jié)碼指令往操作數(shù)棧中寫入和提取內(nèi)容，也就是出棧/入棧操作。
3） 動態(tài)連接
每個(gè)棧幀都包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池中該棧幀所屬方法的引用。持有這個(gè)引用是為了支持方法調(diào)用過程中的動態(tài)連接(Dynamic Linking)。
常量池可以便于指令的識別
public void methodA(){
}
public void methodB(){
methodA();//methodB()調(diào)用methodA(),先找到調(diào)用methodA()的版本符號，再變?yōu)橹苯右? }
方法調(diào)用并不等同于方法執(zhí)行，方法調(diào)用階段唯一的任務(wù)就是確定被調(diào)用方法的版本(即調(diào)用哪一個(gè)方法)，這也是Java強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，在運(yùn)行期間才能確定目標(biāo)方法的直接引用。
所有方法調(diào)用中的目標(biāo)方法在Class文件里面都是一個(gè)常量池中的符號引用，在類加載的解析階段，會將其中的一部分符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用。
4）方法返回地址（方法出口）
返回分為 正常返回 和 異常退出。
無論何種退出情況，都將返回至方法當(dāng)前被調(diào)用的位置，這也程序才能繼續(xù)執(zhí)行。
一般來說，方法正常退出時(shí)，調(diào)用者的PC計(jì)數(shù)器的值可以作為返回地址，棧幀中會保存這個(gè)計(jì)數(shù)器值。
方法退出的過程相當(dāng)于彈出當(dāng)前棧幀。
4、本地方法棧
Java虛擬機(jī)棧是調(diào)用Java方法；本地方法棧是調(diào)用本地native方法，可以認(rèn)為是通過 JNI (Java Native Interface) 直接調(diào)用本地 C/C++ 庫，不受JVM控制。
本地方法棧也會拋出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 異常
5、Java堆
Java 堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實(shí)例，幾乎所有的對象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。
堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，又稱為“GC堆”，可以說是Java虛擬機(jī)管理的內(nèi)存中最大的一塊。
現(xiàn)在的虛擬機(jī)（包括HotSpot VM）都是采用分代回收算法。在分代回收的思想中， 把堆分為：新生代+老年代+永久代（1.8沒有了）； 新生代 又分為 Eden + From Survivor + To Survivor區(qū)。
6、方法區(qū)
方法區(qū)（Method Area）與 Java 堆一樣，是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域。
方法區(qū)用于存儲已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類信息（即加載類時(shí)需要加載的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、靜態(tài)變量、編譯器即時(shí)編譯的代碼等。
方法區(qū)邏輯上屬于堆的一部分，但是為了與堆進(jìn)行區(qū)分，通常又叫“非堆”。
方法區(qū)比較重要的一部分是運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool），為什么叫運(yùn)行時(shí)常量池呢？是因?yàn)檫\(yùn)行期間可能會把新的常量放入池中，比如說常見的String的intern()方法。
String a = "I am HaC";
Integer b = 100;
在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個(gè)常量池中，復(fù)用同一個(gè)（比如說上述的“I am HaC”），節(jié)省空間。
關(guān)于方法區(qū)和元空間的關(guān)系：
方法區(qū)是JVM規(guī)范概念，而永久代則是Hotspot虛擬機(jī)特有的概念，簡單點(diǎn)理解：方法區(qū)和堆內(nèi)存的永久代其實(shí)一個(gè)東西，但是方法區(qū)是包含了永久代。
只有 HotSpot 才有 “PermGen space”，而對于其他類型的虛擬機(jī)，如 JRockit（Oracle）、J9（IBM） 并沒有“PermGen space”
7、元空間
1.8就把方法區(qū)改用元空間了。類的元信息被存儲在元空間中。元空間沒有使用堆內(nèi)存，而是與堆不相連的本地內(nèi)存區(qū)域。所以，理論上系統(tǒng)可以使用的內(nèi)存有多大，元空間就有多大，所以不會出現(xiàn)永久代存在時(shí)的內(nèi)存溢出問題。
可以通過 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 來指定元空間的大小。
8、總結(jié)：
參考：
