JVM的体系结构，如下图：

其中，Runtime?DataArea（运行时数据区）是整个JVM的重点，平时，由于我们编写java程序很少关心内存的释放问题，这个都是JVM来自动管理的，不过，也正是因为Java程序员把内存控制的权力交给了JVM，一旦出现泄漏和溢出，如果不了解JVM是怎样使用内存的，那排查错误将会是一件非常困难的事情。这里就大致的介绍一下JVM的这一区域。

JVM中，所有的数据和程序都存放在运行时数据区，如上图，这个区域又包括几个子区域，它们各自有各自的用途和生命周期，?MethodArea和Heap是基于JVM实例的，即JVM的每个实例都有一个它自己的方法域和一个堆；PC?Register和Stack是基于线程的，即每个线程创建的时候，都会拥有自己的程序计数器和栈；Native?Method?Stack是为虚拟机用到的Native方法服务。下面分别介绍这几个区域：

1.Heap（堆）

一个JVM实例只存在一个堆内存，对于绝大多数应用来说，Java堆是虚拟机管理最大的一块内存。Java堆是被所有线程共享的，在虚拟机启动时创建。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，以方便执行器执行，堆内存分为三部分：

a）Permanent?Space（永久存储区）

永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的Class,Interface的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，一般被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM才会释放此区域所占用的内存。

b）Young?Generation?Space（新生区）

新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden?space）和幸存者区（Survivor?pace），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个：0区（Survivor?0space）和1区（Survivor?1space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1区也满了呢？再移动到养老区。

c）Tenure?Generation?Space（养老区）

养老区用于保存从新生区筛选出来的JAVA对象，一般池对象都在这个区域活跃。

三个区的示意图如下：

之所以将堆内存再进行分区，主要是基于这样一个事实：不同对象的生命周期是不一样的。在Java程序运行的过程中，会产生大量的对象，其中有些对象是与业务信息相关，比如Http请求中的Session对象、线程、Socket连接，这类对象跟业务直接挂钩，因此生命周期比较长。但是还有一些对象，主要是程序运行过程中生成的临时变量，这些对象生命周期会比较短，比如：String对象，由于其不变类的特性，系统会产生大量的这些对象，有些对象甚至只用一次即可回收。试想，在不进行对象存活时间区分的情况下，每次垃圾回收都是对整个堆空间进行回收，花费时间相对会长，同时，因为每次回收都需要遍历所有存活对象，但实际上，对于生命周期长的对象而言，这种遍历是没有效果的，因为可能进行了很多次遍历，但是他们依旧存在。因此，对堆进行分区管理是采用了分治的思想，把不同生命周期的对象放在不同区域，不同区域采用最适合它的垃圾回收方式进行回收。分区之后可以提高JVM垃圾收集的效率，进而优化内存管理。

无论对Java堆如何划分，目的都是为了更好的回收内存，或者更快的分配内存。如果在堆中无法分配内存，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

2.Method?Area（方法域）

方法域实际上就是堆中的永久存储区（Permanent?Space），它还有个别名叫做Non-Heap（非堆），所以也可以将方法域看作堆的一个逻辑部分。方法域中存放了每个Class的结构信息，包括常量池、字段描述、方法描述等等。这个区域除了和Java堆一样不需要连续的内存，也可以选择固定大小或者可扩展外，甚至可以选择不实现垃圾收集。相对来说，垃圾收集行为在这个区域是相对比较少发生的，但并不是某些描述那样永久存储区不会发生GC（至少对当前主流的商业JVM实现来说是如此），这里的GC主要是对常量池的回收和对类的卸载，虽然回收的“成绩”一般也比较差强人意，尤其是类卸载，条件相当苛刻。对类的卸载需要满足下面3个条件：
1）该类所有的实例都已经被GC，也就是JVM中不存在该Class的任何实例；
2）加载该类的ClassLoader已经被GC；
3）该类对应的java.lang.Class?对象没有在任何地方被引用，如不能在任何地方通过反射访问该类的方法。

3.Stack（栈）

栈的生命周期也是与线程相同。栈描述的是Java方法调用的内存模型：每个方法被执行的时候，都会同时创建一个栈帧（Frame）用于存储本地变量表、操作栈、动态链接、方法出入口等信息。每一个方法的调用至完成，就意味着一个栈帧在栈中的入栈至出栈的过程。栈帧是一个内存区块，是一个数据集，是一个有关方法（Method）和运行期数据的数据集，当一个方法A被调用时就产生了一个栈帧F1，并被压入到栈中，A方法又调用了B方法，于是产生栈帧F2也被压入栈，执行完毕后，先弹出F2栈帧，再弹出F1栈帧，遵循“后进先出”原则。栈帧中主要保存3类数据：本地变量（LocalVariables），包括输入参数和输出参数以及方法内的变量；栈操作（Operand?Stack），记录出栈、入栈的操作；栈帧数据（Frame?Data），包括类文件、方法等等。

栈中有两种异常状况：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；如果栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够内存则抛出OutOfMemoryError异常。

4.PC?Register（程序计数器）

5.Native?Method?Stack（本地方法栈）

本地方法栈与VM栈所发挥作用是类似的，只不过VM栈为虚拟机运行VM原语服务，而本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法服务。它的实现的语言、方式与结构并没有强制规定，甚至有的虚拟机（譬如Sun?Hotspot虚拟机）直接就把本地方法栈和VM栈合二为一。和VM栈一样，这个区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

这里对运行时数据区的几个逻辑组成部分做了个大致的介绍，其中，同样是存储数据的栈和堆有什么区别呢？这可能也是我们编码时容易忽略的地方。下一节来分析一下这个。