一、Java内存区域划分
1、分为运行时数据区域和本地内存
- 运行时数据区域是指 Java 虚拟机在运行 Java 程序时使用的不同内存区域，由虚拟机动态管理。
- 本地内存是指由操作系统分配和管理的内存区域，它与虚拟机无关。在 Java 中，本地内存通常用于存储 JNI（Java Native Interface）方法调用时的数据以及本地方法库（Native Libraries）等内容。JNI 允许 Java 代码调用本地（非 Java）方法，而本地方法库是由 C、C++ 等语言编写的动态链接库，用于实现这些本地方法。本地内存的分配和释放由操作系统负责管理，而不受 Java 虚拟机的控制。
2、分为线程私有和共享
- 线程私有的：①程序计数器②虚拟机栈③本地方法栈
- 线程共享的：①堆②方法区③直接内存 (非运行时数据区的一部分)
- 需要注意的是，在 JDK 1.8 之后，Java 虚拟机使用元空间（Metaspace）来代替永久代（Permanent Generation）来存储类的元数据。元空间不再位于堆中，而是位于本地内存（Native Memory）中。并且方法区（Method Area）也被替换为元空间（Metaspace）。
下面来一一介绍。
二、各内存区域功能
1、程序计数器
线程私有的内存区域，每个线程都有一个程序计数器。
主要用于记录当前线程正在执行的字节码指令的地址或者正在执行的方法的当前行号。字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令，从而实现代码的流程控制，如：顺序执行、选择、循环、异常处理。
在线程切换时，程序计数器是不会发生线程间切换的，每个线程都会有独立的计数器记录执行位置。当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。
⚠️ 注意：程序计数器是唯一一个不会出现 OutOfMemoryError 的内存区域，它的生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束死亡。
2、虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）：
线程私有的内存区域，每个线程都有自己的虚拟机栈。用于存储方法执行时的局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。方法调用的数据需要通过栈进行传递，每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入栈中，方法调用结束后，栈帧被弹出。局部变量放在栈里面，形参属于局部变量。而成员变量随着类的创建而产生，放在堆里面。
- 局部变量表：主要存放了编译期可知的各种数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference 类型，它不同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）。
- 操作数栈：主要作为方法调用的中转站使用，用于存放方法执行过程中产生的中间计算结果。另外，计算过程中产生的临时变量也会放在操作数栈中。
- 动态链接：主要服务一个方法需要调用其他方法的场景。Class 文件的常量池里保存有大量的符号引用比如方法引用的符号引用。当一个方法要调用其他方法，需要将常量池中指向方法的符号引用转化为其在内存地址中的直接引用。动态链接的作用就是为了将符号引用转换为调用方法的直接引用，这个过程也被称为 动态连接 。
- 方法出口：Java 方法有两种返回方式，一种是 return 语句正常返回，一种是抛出异常。不管哪种返回方式，都会导致栈帧被弹出。也就是说， 栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁。无论方法正常完成还是异常完成都算作方法结束。
除了 StackOverFlowError 错误之外，栈还可能会出现OutOfMemoryError错误，这是因为如果栈的内存大小可以动态扩展， 如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。
3、本地方法栈（Native Method Stack）：
类似于虚拟机栈，但是用于执行本地方法（Native Method）的线程私有内存区域。
存储本地方法的局部变量、操作数栈、动态链接等信息。
4、堆（Heap）：
线程共享的内存区域，用于存储对象实例和数组等动态分配的内存，在虚拟机启动时创建。是 Java 虚拟机管理的最大的一块内存区域，也是垃圾回收的主要区域。
- 字符串常量池：是 JVM 为了提升性能和减少内存消耗针对字符串（String 类）专门开辟的一块区域，主要目的是为了避免字符串的重复创建。HotSpot 虚拟机中字符串常量池保存的是字符串（key）和 字符串对象的引用（value）的映射关系，字符串对象的引用指向堆中的字符串对象。
5、方法区（Method Area）/ 元空间（Metaspace）：
方法区是 JVM 运行时数据区域的一块逻辑区域，是各个线程共享的内存区域。方法区会存储已被虚拟机加载的 类信息、字段信息、方法信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
- 方法区和永久代以及元空间的关系？ 方法区和永久代以及元空间的关系很像 Java 中接口和类的关系，类实现了接口，这里的类就可以看作是永久代和元空间，接口可以看作是方法区，也就是说永久代以及元空间是 HotSpot 虚拟机对虚拟机规范中方法区的两种实现方式。在 JDK 1.8 之前称为方法区，而在 JDK 1.8 及以后版本使用元空间代替了方法区。
- 运行时常量池：Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有用于存放编译期生成的各种字面量（Literal）和符号引用（Symbolic Reference）的 常量池表(Constant Pool Table) 。
6、直接内存（Direct Memory）：
直接内存是一种特殊的内存缓冲区，并不在 Java 堆或方法区中分配的，而是通过 JNI 的方式在本地内存上分配的。直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用。而且也可能导致 OutOfMemoryError 错误出现。用于提供在堆之外进行对象分配的一种方式。
