JVM內存模型

我們知道，計算機CPU和內存的交互是最頻繁的，內存是我們的高速緩存區，用戶磁盤和CPU的交互，而CPU運轉速度越來越快，磁盤遠遠跟不上CPU的讀寫速度，才設計了內存，用戶緩衝用戶IO等待導致CPU的等待成本，但是隨着CPU的發展，內存的讀寫速度也遠遠跟不上CPU的讀寫速度，因此，爲了解決這一糾紛，CPU廠商在每顆CPU上加入了高速緩存，用來緩解這種症狀，因此，現在CPU同內存交互就變成了下面的樣子。

程序計數器
程序計數器是一塊較小的內存空間，可以看作是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。

虛擬機棧
線程私有，它的生命週期與線程相同。虛擬機棧描述的是Java 方法執行的內存模型：每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。
動畫是由一幀一幀圖片連續切換結果的結果而產生的，其實虛擬機的運行和動畫也類似，每個在虛擬機中運行的程序也是由許多的幀的切換產生的結果，只是這些幀裏面存放的是方法的局部變量，操作數棧，動態鏈接，方法返回地址和一些額外的附加信息組成。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
對於執行引擎來說，活動線程中，只有棧頂的棧幀是有效的，稱爲當前棧幀，這個棧幀所關聯的方法稱爲當前方法。執行引擎所運行的所有字節碼指令都只針對當前棧幀進行操作。

本地方法棧
本地方法棧（Native MethodStacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧爲虛擬機執行Java 方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的Native 方法服務。虛擬機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機可以自由實現它。甚至有的虛擬機（譬如Sun HotSpot 虛擬機）直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二爲一。
與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

java堆
堆是Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊。Java 堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在這裏分配內存。但是隨着JIT 編譯器的發展與逃逸分析技術的逐漸成熟，棧上分配、標量替換優化技術將會導致一些微妙的變化發生，所有的對象都分配在堆上也漸漸變得不是那麼“絕對”了。
堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此很多時候也被稱做“GC 堆”。
堆的大小可以通過-Xms(最小值)和-Xmx(最大值)參數設置，-Xms爲JVM啓動時申請的最小內存，默認爲操作系統物理內存的1/64但小於1G，-Xmx爲JVM可申請的最大內存，默認爲物理內存的1/4但小於1G，默認當空餘堆內存小於40%時，JVM會增大Heap到-Xmx指定的大小，可通過-XX:MinHeapFreeRation=來指定這個比列；當空餘堆內存大於70%時，JVM會減小heap的大小到-Xms指定的大小，可通過XX:MaxHeapFreeRation=來指定這個比列，對於運行系統，爲避免在運行時頻繁調整Heap的大小，通常-Xms與-Xmx的值設成一樣。
如果從內存回收的角度看，由於現在收集器基本都是採用的分代收集算法，所以Java 堆中還可以細分爲：新生代和老年代；
新生代：程序新創建的對象都是從新生代分配內存，新生代由Eden Space和兩塊相同大小的Survivor Space(通常又稱S0和S1或From和To)構成，可通過-Xmn參數來指定新生代的大小，也可以通過-XX:SurvivorRation來調整Eden Space及SurvivorSpace的大小。
老年代：用於存放經過多次新生代GC仍然存活的對象，例如緩存對象，新建的對象也有可能直接進入老年代，主要有兩種情況：1、大對象，可通過啓動參數設置-XX:PretenureSizeThreshold=1024(單位爲字節，默認爲0)來代表超過多大時就不在新生代分配，而是直接在老年代分配。2、大的數組對象，且數組中無引用外部對象。
老年代所佔的內存大小爲-Xmx對應的值減去-Xmn對應的值。
如果在堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError 異常。
方法區

方法區在一個jvm實例的內部，類型信息被存儲在一個稱爲方法區的內存邏輯區中。類型信息是由類加載器在類加載時從類文件中提取出來的。類(靜態)變量也存儲在方法區中。
雖然Java 虛擬機規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java 堆區分開來。可以通過-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 參數限制方法區的大小。
對於習慣在HotSpot 虛擬機上開發和部署程序的開發者來說，很多人願意把方法區稱爲“永久代”（PermanentGeneration），

直接內存
直接內存（Direct Memory）並不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是Java虛擬機規範中定義的內存區域，但是這部分內存也被頻繁地使用，而且也可能導致OutOfMemoryError 異常出現，所以我們放到這裏一起講解。
在JDK 1.4 中新加入了NIO（NewInput/Output）類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O 方式，它可以使用Native 函數庫直接分配堆外內存，然後通過一個存儲在Java 堆裏面的DirectByteBuffer 對象作爲這塊內存的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因爲避免了在Java 堆和Native 堆中來回複製數據。

轉載：http://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760447.html
轉載：http://blog.csdn.NET/u012152619/article/details/46968883

參考資料 寫代碼使得分別出現StackOverflowError和OutOfMemoryError

//堆棧溢出錯誤一般是遞歸調用嘛。下面的代碼就可以出現：
public class StackOverflowTest {
    public static void main(String[] args) {
        method();
    }
    public static void method(){
        for(;;)
            method();
    }
}
//內存溢出一般是出現在申請了較多的內存空間沒有釋放的情形。下面的代碼就可以出現：
public class OutOfMemoryTest {
    public static void main(String[] args){
        List list=new ArrayList();
        for(;;){
            int[] tmp=new int[1000000];
            list.add(tmp);
        }
    }
}