JVM内存结构

JVM在执行Java程序会把对应的物理内存划分成不同的内存区域，每个区域都存放着不同的数据，也有不同的创建与销毁时机，又写在运行时才创建，如虚拟机栈。根据JVM规范，JVM内存结构如下：

JVM内存结构

程序计数器
任何语言，最终都需要操作系统通过控制总线向CPU发送机器指令。Java的程序计数器的作用就是用于存放当前线程接下来要执行的字节码的指令，分支，循环，跳转，异常处理等信息。 任何时候，一个处理器只执行一个线程中的指令，为了能够在CPU时间片轮转切换上下文之后能够顺利的回到正确的执行位置，每个线程都需要一个独立的程序计数器，各个线程之间不影响。因此JVM此块内存区域是线程私有的。
虚拟机栈
虚拟机栈与程序计数器一样，是线程私有的，线程生命周期都与线程相同。在线程中，方法在执行的时候都会创建一个名为栈帧的数据结构。主要用于存放局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息。方法的调用也对应着栈帧在虚拟机栈中的压栈与出栈的过程，如下：

虚拟机栈结构图

每一个线程创建的时候，JVM都会为它创建对应的虚拟机栈，一般栈帧的内存大小称为宽度，栈帧的数量称为栈的深度。
即，栈中存基本数据类型和堆中对象的引用，常量池的引用。
本地方法栈
Java中提供调用本地方法的接口，即C/C++实现的，JNI方法。JVM为本地方法划分的内存区域为本地方法栈。这一块的内容很自由，有不同的JVM厂商来实现。它是线程私有的。

堆内存
堆内存是JVM中最大的一块区域，被所有的线程共享。Java在运行期间所创建的所有对象几乎都在此区域，该区域也是垃圾回收的重点区域。字符串常量池也在堆中。
方法区
方法区被多个线程共享。主要用于**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(JIT)编译后的代码等数据
**

问题：
为什么上述区域只有程序计数器不会OOM?
首先明确程序计数器的作用：指向下一条指令的地址，因此它存的仅仅是一条地址的空间。一个线程都有一个程序计数器，那么无限个程序计数器是否会爆？不会，无限个程序计数器需要无限个线程，这个时候，堆已经提前爆掉了。

什么是栈溢出？实现一个栈溢出程序？
栈区是后进先出的结构，向低地址扩展，只要栈的剩余空间大于所申请的空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常来提示发送溢出。
栈溢出原因：
- 堆栈尺寸设置过小
- 递归层次太深或者函数调用乘此过深导致堆栈溢出：在调用函数时,系统调用者会构造数据表并压入栈顶，函数执行完时，系统将此时栈顶的数据表退栈。由此可见，递归太深或者函数调用层次过深会产生大量的活动记录表，超出栈的长度，发生溢出。
栈溢出示例：

test(){
  test();
}

为什么本地方法栈是线程私有的？
核心：线程安全。保证线程中的局部变量不被别的线程访问到, 方法变量的值互不影响。

根据私有非私有区域，可以得到Java运行时的数据区域图，如下：

Java运行数据区域

关于本地内存：
本地内存划分如下：

本地内存

JDK 1.6，字符串常量池位于永久代的运行时常量池中；
JDK 1.7，字符串常量池从永久代剥离，放入了堆中；
JDK 1.8，元空间取代了永久代，并且放入了本地内存（Native memory）中。
同样，本地内存是线程共享的。

方法区与元空间区：
方法区用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即编译器编译后的代码等。还有要注意的一点：方法区是 JVM 的规范，在 JDK 1.8 之前，方法区的实现是永久代；从 JDK 1.8 开始 JVM 移除了永久代，使用本地内存来存储元数据并称之为：元空间（Metaspace）。

关于直接内存：
直接内存也叫堆外内存，并不是虚拟机运行数据区的一部分，也不是虚拟机规范的定义区域。JDK 1.4 加入的 NIO 类，引入了一种基于通道 ( Channel ) 与缓冲区 ( Buffer ) 的 I/O 方式，它可以使用 native 函数库直接分配堆外内存，然后通过堆上的DirectByteBuffer对象对这块内存进行引用和操作，这也能解释为什么在操作IO流的时候为什么要手动释放它，因为它的内存不被JVM管理，无法被垃圾回收。
简单来说，直接内存就是 JVM 内存之外有一块内存区域，我们通过堆上的一个对象可以操作它；直接内存的大小不受Java虚拟机控制，但是当本机物理内存不足时就会抛出OutOfMemoryErrot错误。