概述
对于从事C、C++程序开发的开发人员来说，在内存管理领域，他们既是拥有最高权力的“皇帝”又是从事最基础工作的“劳动人民”-------既拥有每一 个对象的 “所有权",又肩负着每一个对象生 命开始到终结的维护责任。
对于Java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码，不容易出现内存泄漏和内存溢出问题，由虚拟机管理内存这一切看起来都很美好。不过，也正是因为Java程序员把内存控制的权力交给了JVM，一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题，如果不了解虚拟机是怎样使用内存的，那么排查错误将会成为一项异常艰难的工作。
接下来我将从概念上介绍Java虚拟机内存的各个区城，讲述这些区域的作用、服务对象以及其中可能产生的问题.
运行时数据区域
Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据(Java 虚报机规范SE 7版)》的规定，Java 虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区城，如图所示。
java虚拟机栈
java虚拟机栈(java Virtual Mechine Stacks)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方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息.每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中的入栈到出栈.
经常有人把Java内存区分为堆(Heap)和栈(Stack),这种分法比较的粗糙,java的内存远比这要复杂,这种划分方式的流行只说明大多数程序员最关注的,与对象分配关系最密切的是这两块内存.，对于堆我会在后面会专门讲述,而栈就是虚拟机栈或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分.
局部变量表:
在这里我会简单介绍局部变量表存放的内容稍后会有文章专门介绍java运行时栈帧结构.
局部变量表存放了编译器可知的各种数据类型(boolean,byte,char,short,int,float,long,double),对象引用(reference类型)和returnAddress类型(指向一条字节码指令的地址)
在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOveFlowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈)，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryEror异常。
本地方法栈
本地方法栈 (Native Method Stack与虚拟机栈的作用是非常相似的， 它的区别不过是虚报机栈是为虚报机执行Java方法(也就是字节码)服务，本地方法栈是为虚报机使用到的Native方法服务的。与虚拟机栈一样，本地方准栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError异常。
程序计数器
程序计数器(Pregram Counter Register是块较小的内存空间， 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，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并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，每条线程都需要有一一个独立的程序计数器，各条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Native方法，这个计数器值则为空( Undefined)。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
java堆
对于大多数应用来说，Java堆 (Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的内存块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域， 在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一作用就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java康拟机规范中的描述是:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐断成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生， 所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。从内存回收的角度来看，由于收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为:新生代和老年代:再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区(Thread Local Alocation Buffer, TLAB).不过无论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都仍然是对象实例，进步划分的目的是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。
根据Java虛拟机规范的规定，Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx和-Xms控制).如果在堆中设有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常.
方法区
方法区(Method Area)与Java堆一样，是各个线程共享的内存区城，它用于存储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。
运行时常量池
运行时常量池( Runtime Constant Pool)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(Constant Pool Table), 用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进人方法区的运行时常量池中存放.
直接内存
直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常的出现.
在JDK 1.4中新加人了NIO (New Input/Output)类，引人了一种基于通道(Channel 与缓冲区(Buffer) 的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
总结
以上是对java'运行时数据区的详细介绍.如果有疑问可以与我联系,相互讨论学习.
在了解了java运行时的数据结构,接下来我会介绍java虚拟机内存中的其他细节,如对象是如何创建的,对象是如何布局的以及如何访问的等.
