此處的內(nèi)容是根據(jù)Java虛擬機(jī)規(guī)范（Java SE 7）相關(guān)內(nèi)容以及深入理解Java虛擬機(jī)等做的總結(jié)?？赡苡胁粚?duì)的地方。了解這些區(qū)域，可以從總體上看下虛擬機(jī)內(nèi)部是怎么構(gòu)造的，網(wǎng)上也有相關(guān)的圖片介紹，可以適當(dāng)?shù)挠浵聢D片內(nèi)容，這樣可以有一個(gè)立體的感受，更容易記憶。

Java虛擬機(jī)定義了程序運(yùn)行期間使用到的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域，其中一些與虛擬機(jī)生命周期相同，另外一些與線程的生命周期相同。JVM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域分為：

• 程序計(jì)數(shù)器（Program Counter）
• Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stack）
• 堆（Heap）
• 方法區(qū)（Method Area）
• 本地方法棧（Native Method Stack）

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter）

程序計(jì)數(shù)器是線程私有的，每條線程都有自己的程序計(jì)數(shù)器。

Java虛擬機(jī)是支持多線程的，多線程是通過線程的輪流切換來實(shí)現(xiàn)的，也就是說每次切換都需要在上次停頓的地方重新開始運(yùn)行，這時(shí)候就需要程序計(jì)數(shù)器來保存當(dāng)前線程正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址，切換到該線程的時(shí)候，就能知道該執(zhí)行哪一個(gè)字節(jié)碼指令了。

如果一個(gè)線程正在執(zhí)行的方法是Java方法，程序計(jì)數(shù)器保存的是Java虛擬機(jī)正在執(zhí)行的字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的方法是native的，程序計(jì)數(shù)器的值為undefined。

Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stack）

Java虛擬機(jī)棧也是線程私有的，與線程同時(shí)創(chuàng)建，用于存儲(chǔ)棧幀（Fremas），棧幀用來存儲(chǔ)局部變量，操作數(shù)棧、指向當(dāng)前方法所屬類的運(yùn)行時(shí)常量池、處理動(dòng)態(tài)鏈接、方法返回值和異常分派。方法從調(diào)用到執(zhí)行完成的過程就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀從入棧到出棧的過程。

Java虛擬機(jī)?？梢员粚?shí)現(xiàn)為固定大小的，此時(shí)每一條線程的Java虛擬機(jī)棧在線程創(chuàng)建的時(shí)候容量就已經(jīng)確定；還可以被實(shí)現(xiàn)為根據(jù)計(jì)算動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和收縮的。

Java虛擬機(jī)?？赡軙?huì)發(fā)生異常：

• 如果線程請(qǐng)求的棧容量超過Java虛擬機(jī)棧允許的最大容量，會(huì)拋出StackOverflowError異常。
• 如果虛擬機(jī)?？蓜?dòng)態(tài)擴(kuò)展，申請(qǐng)不到足夠的內(nèi)存去完成擴(kuò)展，或者建立新線程時(shí)沒有足夠的內(nèi)存去創(chuàng)建虛擬機(jī)棧，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

棧幀

棧幀隨著方法的調(diào)用而創(chuàng)建，隨著方法的結(jié)束（正?；蛘弋惓＝Y(jié)束）而銷毀，是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和部分過程結(jié)果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)也被用來處理動(dòng)態(tài)鏈接（Dynamic Linking）、方法返回值和異常分派（Dispatch Exception）。

棧幀存在于Java虛擬機(jī)棧中，棧幀中包含局部變量表、操作數(shù)棧和指向當(dāng)前方法所屬類的運(yùn)行時(shí)常量池的引用。

局部變量表和操作數(shù)棧的容量在編譯期確定，通過方法的Code屬性保存并提供給棧幀使用。棧幀的容量大小僅僅取決于Java虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)和方法調(diào)用時(shí)可分配的內(nèi)存。

局部變量表

局部變量表存在于棧幀中，長度在編譯期決定，存儲(chǔ)在類和接口的二進(jìn)制表示中，也就是存儲(chǔ)在方法的Code屬性中并提供給棧幀使用。

局部變量表可以保存類型為boolean、byte、char、short、int、float、reference、returnAddress，而long和double類型需要兩個(gè)局部變量表來存儲(chǔ)。

局部變量表還用來完成方法調(diào)用時(shí)參數(shù)的傳遞，一個(gè)方法被調(diào)用，它的參數(shù)會(huì)傳遞至0開始的連續(xù)局部變量表位置上。對(duì)于實(shí)例方法來說，局部變量表第0個(gè)位置是用來存儲(chǔ)實(shí)例方法所在對(duì)象的引用，也就是我們通常說的this。

操作數(shù)棧

操作數(shù)棧存在于棧幀中，是一個(gè)LIFO的棧，長度由編譯期確定，也是存儲(chǔ)在方法的Code屬性中提供給棧幀使用。

操作數(shù)棧會(huì)有一個(gè)確定的棧深度，一個(gè)long或者double類型的數(shù)據(jù)會(huì)占用兩個(gè)單位的棧深度，其他數(shù)據(jù)類型則會(huì)占用一個(gè)單位深度。

動(dòng)態(tài)鏈接

棧幀內(nèi)部包含一個(gè)指向運(yùn)行時(shí)常量池的引用（運(yùn)行時(shí)常量池的解釋在下面，可以先看一下運(yùn)行時(shí)常量池），這個(gè)引用用來支持當(dāng)前方法的代碼實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接。

Class文件中，一個(gè)方法調(diào)用其他方法或者訪問其成員變量是通過符號(hào)引用來表示的，動(dòng)態(tài)鏈接作用就是將符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為實(shí)際的直接引用。

堆（Heap）

堆是各個(gè)線程共享的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域，也是所有的類實(shí)例和數(shù)組對(duì)象分配內(nèi)存的區(qū)域。堆在虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候被創(chuàng)建，存儲(chǔ)了被垃圾收集器所管理的各種對(duì)象。

堆的容量可以是固定大小的，也可以是動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和自動(dòng)收縮的。Java堆的內(nèi)存不需要保證是連續(xù)的。

Java堆可能發(fā)生異常情況：

• 實(shí)際所需的堆超過了最大容量，拋出OutOfMemoryError異常。

方法區(qū)（Method Area）

方法區(qū)也是被各個(gè)線程所共享的運(yùn)行時(shí)內(nèi)存區(qū)域。用于存儲(chǔ)類的結(jié)構(gòu)信息，例如運(yùn)行時(shí)常量池、字段、方法數(shù)據(jù)、構(gòu)造函數(shù)、普通方法的字節(jié)碼內(nèi)容、還包括一些在類、實(shí)例、接口初始化時(shí)用到的特殊方法。

方法區(qū)在虛擬機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候被創(chuàng)建，是堆的邏輯組成部分。方法區(qū)的容量可以是固定大小的，也可以是動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和自動(dòng)收縮的。內(nèi)存空間不需要保證是連續(xù)的。

方法區(qū)可能發(fā)生異常的情況：

• 方法區(qū)的內(nèi)存不能滿足內(nèi)存分配時(shí)，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池分配在方法區(qū)中，類和接口被加載到虛擬機(jī)之后，運(yùn)行時(shí)常量池就被創(chuàng)建了。

運(yùn)行時(shí)常量池是類或接口的常量池的運(yùn)行時(shí)表示形式，包括從編譯期可知的數(shù)值字面量和運(yùn)行期解析后才能獲得的方法或字段引用。

可能會(huì)發(fā)生異常的情況：

• 構(gòu)造運(yùn)行時(shí)常量池所需的內(nèi)存空間超過了方法區(qū)能提供的最大值，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧（Native Method Stack）

用來支持native方法。跟虛擬機(jī)棧功能類似。本地方法棧被實(shí)現(xiàn)成固定大小或者是動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和收縮的。

可能會(huì)發(fā)生的異常情況：

• 如果線程請(qǐng)求的棧容量超過本地方法棧允許的最大容量，會(huì)拋出StackOverflowError異常。
• 如果本地方法?？蓜?dòng)態(tài)擴(kuò)展，申請(qǐng)不到足夠的內(nèi)存去完成擴(kuò)展，或者建立新線程時(shí)沒有足夠的內(nèi)存去創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的本地方法棧，會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。

簡要總結(jié)

程序計(jì)數(shù)器為線程私有，用來指示程序運(yùn)行時(shí)的位置。

Java虛擬機(jī)棧是線程私有的，用來存儲(chǔ)局部變量表等，出棧入棧對(duì)應(yīng)著方法的結(jié)束開始。

堆是線程共享的區(qū)域，虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，創(chuàng)建的實(shí)例對(duì)象和數(shù)組都分配在堆上。

方法區(qū)是線程共享的區(qū)域，虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建，用來存儲(chǔ)類的信息，常量字段等等。

本地方法棧用來執(zhí)行本地方法的。