Java虚拟机运行时数据区组成：
1.程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。用来指示当前线程执行到了哪里，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
2.Java虚拟机栈
Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、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，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。栈帧结构如下：
操作数栈则存储方法内一些进行了运算操作后的结果。
动态链接，在方法内调用接口，通过字面量链接到具体的实现类，实现Java的动态特性。
方法出口（返回地址），return或者发生Exception等。
经常说的栈内存（Stack），是虚拟机栈中局部变量表部分。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会改变局部变
量表的大小。
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；如果虚拟机栈可以动态扩展且扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。
3.本地方法栈
本地方法栈和虚拟机栈相似，区别就是虚拟机为虚拟机栈执行Java服务（字节码服务），而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。HotSpot虚拟机将两个栈合一了。
4.Java堆
Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。被所有线程共享，在虚拟机启动时创建。用于存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。进一步划分的目的是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。
根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms控制）。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
5.方法区
方法区也是一个线程共享的区域，存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，JIT（即时编译器）编译后的代码等数据。
虚拟机对方法区规范非常宽松，除了和Java的堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小意外，还可以选择不实现垃圾回收。垃圾回收行为在这个区域比较少见但还是有必要的，主要是针对常量池回收和类型的卸载。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
6.运行时常量池
Class文件常量池是方法区的一部分，用于存放Class文件中类的版本、字段、方法、接口等信息。
运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，运行时常量池相对于Class文件常量池另外一个特性就是具备动态性，运行期间可能将新的常量放入池中。 当常量池无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
7.直接内存
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java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异常出现。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）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，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制。往往在分配内存时被忽略，导致内存溢出。
对象探秘
1.创建对象过程（限于普通Java对象，不包括数组和Class对象等）
1.判断类是否已加载
虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程.
2.分配内存：内存大小在加载时已确定
方法1：指针碰撞
Java堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离。
方法2：空闲列表
Java堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，虚拟机就必须维护一个列表，记
录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录。
3.分配内存时为保证线程安全：
方案一：同步处理
方案二：使用本地线程分配缓冲：每个线程对应自己的内存
4.初始化分配到的内存空间为零值（不包括对象头）
5.设置对象头
6.执行初始化方法
2.对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。
另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，换句话说，查找对象的元数据信息并不一定要经过对象本身，如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据。
实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。
对齐填充并不是必然存在的，也没有特别的含义，它仅仅起着占位符的作用。
3.对象的访问定位
我们的Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。
如果使用句柄访问的话，那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。
如果使用直接指针访问，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。HotSpot是使用的这种方式。
