第2章 Java内存区域与内存溢出异常
2.2运行时数据区域
Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域：方法区、堆区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。
程序计数器(ProgramCounter Register)：用于保存当前线程执行的内存地址。由于JVM程序是多线程执行的（线程轮流切换），所以为了保证线程切换回来后，还能恢复到原先状态，就需要一个独立的计数器，记录之前中断的地方，可见程序计数器也是线程私有的。程序计数器是唯一一个在JVM规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)：线程私有。每当创建一个线程时，JVM就会为这个线程创建一个对应的JVM栈。在这个栈中又会包含多个栈帧，每运行一个方法就创建一个栈帧，用于存储方法中的局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
本地方法栈(Native Method Stacks)：线程私有。其作用与虚拟机栈相似，区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。本地方法栈也会抛出*Error和OutOfMemoryError异常。
Java堆(Java Heap)：是Java虚拟机管理的最大的一块内存区域，被所有线程共享，在虚拟机启动时创建。存储对象实例以及数组。这块是GC的主要区域（因而也被称为”GC堆”）。可以扩展内存空间（通过-Xmx和-Xms控制）。当堆中无内存来完成实例分配且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区(Method Area)：线程共享。存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、构造函数等数据。GC行为在这个区域是比较少出现的。同样，当方法区无法满足内存分配需求时，也会抛出OutOfMemoryError异常。方法区还包含一个运行时常量池。
运行时常量池(Runtime Constant Pool)：顾名思义，运行时用来存放常量池的，是方法区的一部分，线程共享。当常量池无法再申请到足够的内存时，也会抛出OutOfMemoryError异常。
直接内存(Direct Memory)：并不是Java虚拟机运行时数据区的一部分。但这部分内存被频繁使用，也可能导致OutOfMemoryError异常出现。属于堆外内存，其分配不受Java堆大小的限制。在JDK1.4中引入了NIO类，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来进行操作。这避免了在Java堆和Native堆中来回赋值数据，能在一些场景中显著提高性能。
运行时数据区域的简单示意图如下：
2.3对象访问
对于形如：
Object obj = new Object();
的代码，Object obj作为一个reference类型的数据在Java栈的本地变量表中，而new Object() 则会反映到Java堆中。同时，Java堆中还必须含有能查到对象类型数据的地址信息，这些类型数据存储在方法区中。
由于reference类型在Java虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，定位方式不确定。目前主流的访问方式有两种：使用句柄和直接指针。
使用句柄访问：Java堆中划分出一块内存作为句柄池，reference存放对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据的具体地址信息。
直接指针访问：Java堆对象的布局中再放置类型数据相关信息的引用，reference直接存储对象地址。
两种访问方式各具优势：
使用句柄访问时，reference中存储的事稳定的句柄地址，在对象被移动时值改变句柄中的指针，而不需要修改reference本身；
始终直接指针访问时，速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销。因为对象访问在Java中非常频繁，这类开销积少成多也是一项可观的执行成本。