运行时数据区

参考 JDK 8 的官方文档，Java 虚拟机运行时数据区主要由以下部分组成：

• 程序计数器（Program Counter Register）
• Java 虚拟机栈（JVM Stack）
• 本地方法栈（Native Method Stack）
• Java 堆（Java Heap）
• 方法区（Method Area）
• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

程序计数器

• 程序计数器是一块较小的内存空间，用于指示当前线程执行字节码的行号；
• 程序计数器是线程独享的存储空间，生命周期与线程相同；
• 每个线程都有独立的程序计数器，互不干扰，是实现线程并发的基础条件。

当线程正在执行 Java 方法时，PC 指向字节码指令地址；当执行的是 Native 方法时，指针为空（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 虚拟机栈

本地方法栈

• 线程私有空间，生命周期与线程相同；
• 功能与 Java 虚拟机栈相似，区别是本地方法栈服务对象是 Native 方法；
• 相似条件下也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

Java 堆

• 线程共享空间，生命周期与虚拟机相同；
• 虚拟机所有的实例几乎都在 Java 堆上分配；
• Java 堆存放的空间不要求物理上的连续，逻辑上连续即可；
• 当 Java 堆内存不足以分配实例且无法再扩展时，会抛出 OutOfMemoryError 异常。

方法区

• 线程共享空间，生命周期与虚拟机相同；
• 用于存放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；
• 当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError 异常。

早期的 JDK 中，HotSpot 虚拟机选择把收集器的分代设计扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区。回过头来看，这并不是一个好主意，这种设计导致了 Java 应用更容易碰到 OutOfMemory 的问题（永久代有-XX:MaxPermSize 的上限，即使没有设置也有默认大小）。

在 JDK 6 时候，HotSpot 就已经提出了放弃永久代，逐步改用本地内存（Native Memory）来实现方法区的计划了（JEP 122）。 到了 JDK 7，已经把原本放在永久代的字符串常量池与静态变量等移出，而到了 JDK 8，终于完全废弃了永久代的概念，在本地内存中实现的元空间（Metaspace）来代替。

运行时常量池

• 运行时常量池是方法区的一部分；
• 存放 Class 文件中的常量（final static 修饰的 ConstantValue），编译期产生；
• 存放运行时产生的常量，比如 Strin.intern()方法；
• 内存方面受到方法区的内存限制，内存不足时抛出 OutOfMemoryError 异常。

直接内存

直接内存（Direct Memory）不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是 Java 虚拟机规范中定义的内存区域。

• 在使用 NIO 时，通过 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象操作这块内存；
• 直接内存分配不受 Java 堆大小的限制，但受到机器总内存的限制；
• 当无法分配到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。