Java底层 - JVM 运行时数据区
一、概念
Java 内存区域和内存模型是不一样的东西，内存区域是指 Jvm 运行时将数据分区域存储，强调对内存空间的划分。
而内存模型（Java Memory Model，简称 JMM ）是定义了线程和主内存之间的抽象关系，即 JMM 定义了 JVM 在计算机内存(RAM)中的工作方式，
如果我们要想深入了解Java并发编程，就要先理解好Java内存模型。
二、JVM 运行时数据区结构图
1、java虚拟机规范中的结构图
2、java1.8 虚拟机（HotSpot）中的数据区域
三、各个区域简介
1、程序计数器
程序计数器，是一块儿较小的内存空间，它可以当作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
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要依赖这个计数器来完成。
每个线程都需要一个独立的程序计数器，各个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，这个计数器记录的正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。
程序计数器，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。
2、虚拟机栈
虚拟机栈也是“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入栈到出栈的过程。
常常说的 “堆” 和 “栈” 中的 “栈”就是指 虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（byte，short，int，long，float，double，char，boolean），对象引用（reference），returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）。
局部变量表所需要的内存空间在编译期完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
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 StackOverFlowError 异常；
如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。
3、本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是类似，他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机 Java 方法（也就是字节码）服务，
而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。
在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。
甚至有的虚拟机（如：Sun HotSpot虚拟机）直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 异常。
4、堆
对于大多数应用来说，Java 堆是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块儿。
Java 堆是被所有线程共享的一块儿内存区域，在虚拟机启动时创建。
此内存区域的唯一母的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作 “GC” 堆。
从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本采用分代收集算法，所以 Java 堆中还可以细分为：新生代 和 老年代。
再细致一点的又 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间。
Java 堆中的内存空间 既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的（通过 -Xmx 和 -Xms 控制）。
如果在堆中没有足够的内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。
5、方法区
方法区（Method Area）与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经被虚拟机加载的 类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
根据 Java 虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError 异常。
四、Java8中的JVM元空间是不是方法区？
严格来说，不是。首先，方法区是JVM规范的一个概念定义，并不是一个具体的实现，每一个JVM的实现都可以有各自的实现；
然后，在Java官方的 HotSpot 虚拟机中，
Java8版本以后，是用元空间来实现的方法区；在Java8之前的版本，则是用永久代实现的方法区；
也就是说，“元空间” 和 “方法区”，一个是HotSpot 的具体实现技术，一个是JVM规范的抽象定义；
所以，并不能说“JVM的元空间是方法区”，但是可以说在Java8以后的HotSpot 中“元空间用来实现了方法区”。
然后多说一句，这个元空间是使用本地内存（Native Memory）实现的，也就是说它的内存是不在虚拟机内的，
所以可以理论上物理机器还有多个内存就可以分配，而不用再受限于JVM本身分配的内存了。
参考资料