作者：feifei
來自：http://itfeifei.win/2017/03/13/深入了解Java之虛拟機記憶體/
在讨論JVM記憶體區域分析之前，先來看一下Java程式具體執行的過程：
Java 程式的執行過程：Java 源代碼檔案（.Java檔案）-> Java Compiler（Java編譯器）->Java 位元組碼檔案（.class檔案）->類加載器（Class Loader）->Runtime Data Area（運作時資料）-> Execution Engine（執行引擎）。 我們今天就來分析一下Java程式執行過程的 Runtime Data Area（運作時資料） 這一塊
那麼運作時資料區包括哪幾部分呢？
- 程式計數器（Program Counter Register）
- Java虛拟機棧（VM Stack）
- 本地方法棧（Native Method Stack）
- 方法區（method area）
- 堆（heap）
一、程式計數器
用來訓示程式執行哪一條指令，這跟彙編語言的程式計數器的功能在邏輯上是一樣的。JVM規範中規定，如果線程執行的是非native方法，則程式計數器中儲存的是目前需要執行的指令位址，如果線程執行的是native方法，則程式計數器中的值undefined。每個線程都有自己獨立的程式計數器。為什麼呢？因為多線程下，一個CPU核心隻會執行一條線程中的指令，是以為了使每個線程線上程切換之後能夠恢複到切換之前的程式執行的位置，是以每個線程都有自己獨立的程式計數器。
二、Java虛拟機棧
Java虛拟機棧中存放的是一個個棧幀，當程式執行一個方法時，就會建立一個棧幀并壓入棧中，當方法執行完畢之後，便會将棧幀移除棧。我們所說的“棧”是指Java虛拟機棧，一個棧幀中包括：局部變量表、操作數棧、動态連接配接、方法傳回位址、附加資訊
1、局部變量表
主要是存儲方法中的局部變量，包括方法中局部變量的資訊和方法的參數。如：各種基本資料類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference類型，它不等同于對象本身，可能是一個指向對象起始位址的引用指針，也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關的位置）和returnAddress類型（指向了一條位元組碼指令的位址），其中64位長度的long和double類型的資料會占用2個局部變量空間（Slot），其餘的資料類型隻占用1個。局部變量表的大小在編譯器就可以确定其大小了，是以在程式執行期間局部變量表的大小是不會改變的。在Java虛拟機規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛拟機所允許的深度，将抛出StackOverflowError異常；如果虛拟機棧可以動态擴充（目前大部分的Java虛拟機都可動态擴充，隻不過Java虛拟機規範中也允許固定長度的虛拟機棧），如果擴充時無法申請到足夠的記憶體，就會抛出OutOfMemoryError異常。
操作數棧
虛拟機把操作數棧作為它的工作區，程式中的所有計算過程都是在借助于操作數棧來完成的，大多數指令都要從這裡彈出資料，執行運算，然後把結果壓回操作數棧。
動态連接配接
每個棧幀都包含一個指向運作時常量池中該棧幀所屬方法的引用（指向運作時常量池：在方法執行的過程中有可能需要用到類中的常量），持有這個引用是為了支援方法調用過程中的動态連接配接
方法傳回位址
當一個方法執行完畢之後，要傳回之前調用它的地方，是以在棧幀中必須儲存一個方法傳回位址。
附加資訊
虛拟機規範允許具體的虛拟機實作增加一些規範裡沒有描述的資訊到棧幀中，例如與高度相關的資訊，這部分資訊完全取決于具體的虛拟機實作。在實際開發中，一般會把動态連接配接，方法傳回位址與其它附加資訊全部歸為一類，稱為棧幀資訊。
三、本地方法棧、
本地方法棧（Native Method Stack）與虛拟機棧所發揮的作用是非常相似的，它們之間的差別不過是虛拟機棧為虛拟機執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則為虛拟機使用到的Native方法服務。與虛拟機棧一樣，本地方法棧區域也會抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
四、堆（heap）
在C語言中，程式員可以通過malloc函數和free函數在堆上申請和釋放空間。那麼在Java中是怎麼樣的呢？Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數組（當然，數組引用是存放在Java棧中的），幾乎所有的對象執行個體都在這裡配置設定記憶體。在Java中，程式員基本不用去關心空間釋放的問題，Java的垃圾回收機制會自動進行處理。另外，堆是被所有線程共享的，在JVM中隻有一個堆。
五、方法區
方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個線程共享的記憶體區域，它用于存儲已被虛拟機加載的類資訊、常量、靜态變量、以及編譯器編譯後的代碼等。運作時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述資訊外，還有一項資訊是常量池（Constant Pool Table），用于存放編譯期生成的各種字面量和符号引用，這部分内容将在類加載後進入方法區的運作時常量池中存放。在JVM規範中，沒有強制要求方法區必須實作垃圾回收。很多人習慣将方法區稱為“永久代”，是因為HotSpot虛拟機以永久代來實作方法區，進而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區一樣管理這部分區域，進而不需要專門為這部分設計垃圾回收機制。不過自從JDK7之後，Hotspot虛拟機便将運作時常量池從永久代移除了。
注意：native方法是指：指使用 Java 以外的其他語言編寫的方法