做开发做到一定阶段，必要要对自己所用的工具有一些深入的了解，不仅要知其然，还要知其所以然，方能更上一层楼。近日得空，又回顾了一下JVM的内容，发现自己做总结要远比自己单纯看书要难的多，但是当总结完后，就会有更深刻的了解。

对于Java虚拟机这部分，要了解的东西其实有很多。个人认为，首先还是要先了解它的结构，尤其是内存模型，这样也可更方便自己进行后面内容的深入理解。

其内存模型中其实包括很多部分，主要的有程序计数器、虚拟机栈、堆等，有的也是只属于单独线程，并不是线程间共享的内存空间，所以，此次我按照是否是线程独享进行了目录分类进行理解和画图。另外，在最后也简单介绍了“直接内存”相关的内容。

线程独享

对于线程独享的内存空间，每个线程都会有自己独立的区域，互相不影响，这部分有程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。

程序计数器记录当前线程执行的情况；

虚拟机栈是Java方法执行的内存模型；

本地方法栈是Native方法执行的内存模型。

程序计数器

它一块比较小的内存空间，是当前线程执行的字节码的行号指示器，会记录程序执行到哪一行。字节码解释器会按照这个计数器的记录来选择要执行的字节码指令。

每个线程都有自己独立的程序计数器。Java虚拟机会按照线程的轮流切换，来给每个线程分配处理器的执行时间，进而实现多个线程的执行，但同一时刻，一个处理器也只能处理一条线程的指令。为了在切换线程的时候能够准确找到此线程上次执行的位置，一个程序的计数器就是必不可少的，每个线程都有自己独立的计数器来记录自己执行到了哪里。

线程执行Java方法时，计数器会记录字节码指令的地址；
线程执行Native方法是，计数器的值为空

注意：Java虚拟机规范中没有对程序计数器的内存区域做OutOfMemoryError规定

Java虚拟机栈

它是线程私有的，其生命周期与线程相同，用来描述Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧。

栈帧

它是程序运行的基本方法单元。需要执行一个方法时，一个栈帧就会进入虚拟机栈，执行完毕后，就会出栈。它包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。其实，对于栈帧中的几个组成部分，我们平时谈论局部变量表比较多。

局部变量的组成：
    1、基本数据类型

    boolean、byte、char、short、int、float、long、double。

    long和double占2个局部变量空间，其他占据1个局部变量空间。

    2、对象引用
    * 指向对象起始地址的引用指针
    * 指向代表对象的句柄
    * 指向与对象相关的其他内容

    3、returnAddress

    指向一条字节码指令的地址

异常

StackOverflow

线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，就会报此异常。

OutOfMemoryError

在Java的虚拟机规范中允许设置虚拟机栈为动态扩展或固定长度。如果设置为动态扩展模式，但是又无法申请到足够的内存是就会报此异常。

本地方法栈

它与Java虚拟机栈作用类似，都是方法执行的基本单元，只不过本地方法栈是针对Native方法，而且也没有对这个栈中使用的语言、使用方式与数据结构做严格规定。有的虚拟机也会把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。也会抛出StackOverflow和OutOfMemoryError的异常。

线程共享

此部分是所有线程共享的内存空间，各个线程均可以把自己的数据放到此处，但是并不会互相间混乱，这部分有Java堆和方法区。

Java堆

堆内存是虚拟机管理的内存中最大的一块，所有线程共享的区域，用于存放对象的实例。也是垃圾回收的重点管理区域，大体分为新生代和老年代进行管理，当然也就会有新生代和老年代的垃圾回收了。

因为多次执行垃圾回收以及最初分配的问题，此部分区域很有可能出现物理上不连续，但是逻辑上连续的情况。此部分区域可设计成固定大小，也可设计成可扩展的形式，如果堆内存不足并且也没法继续扩展时，就会抛出OutOfMemoryError的异常。

对于可扩展的模式，可以对其大小进行设置：

-Xms 最小堆内存
-Xmx 最大堆内存

方法区

方法区用于存储已经被JVM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，是所有线程都可以访问的内存区域。此部分也经常和永久区联系在一起，jdk1.8之前都是永久区的概念，而在jdk1.8及以后就变为了元数据区。

此部分很少进行垃圾回收，也允许不进行垃圾回收，一旦进行垃圾回收，一般是进行常量池的回收和类型卸载。

此部分区域不够内存分配时，也会抛出异常OutOfMemoryError。

运行时常量池

此部分区域其实是方法区的一部分，用于存放类的常量池信息。常量池信息属于Class文件，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。但是此区域的常量信息并不都是只有在编译期间生成的，也有运行期间动态进入的。

如果常量池无法申请到内存时，就会抛出异常OutOfMemoryError。

直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，但是此部分内存也会被频繁使用，并且作用也很重要，NIO就用到了这一部分。

NIO会使用Native函数来分配Java堆内存之外的内存，把相关NIO用到的一些数据，尤其是Native函数会用到的一些数据放到此区域，然后在Java堆中用DirectByteBuffer对象做一个此内存区域的引用。

因为直接内存与Java堆内存并没有分配上的限制，所以其大小与堆内存无关，但是与物理内存有关，也依然有可能出现OutOfMemoryError的异常。

以上的个人总结是从读书和查资料而学习到的，里面也很有可能存在错误之处，还望看官们不吝赐教。