1 JVM的内存区域布局

java代码的执行步骤有三点java源码文件->编译器->字节码文件字节码文件->JVM->机器码机器码->系统CPU执行

JVM执行的字节码需要用类加载来载入；字节码文件可以来自本地文件，可以在网络上获取，也可以实时生成。就是说你可以跳过写java代码阶段，直接生成字节码交由JVM执行

其中Java虚拟机栈、程序计数器、Heap、本地方法栈、Metaspace属于JVM运行时的内存；按是否线程共享则可以分两类

JAVA堆和MetasSpace元空间属于线程共享的；虚拟机栈和本地方法栈、程序计数器是线程私有的

2 JVM五大数据区域介绍

2.1 程序计数器（Progarm Counter Register)一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的信号指示器。线程有一个独属的程序计数器，字节码解析工作时需要程序计数器来选取下一指令，分支、循环、跳转等依赖它正在执行java方法线程的计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址；如果还是Native方法，则为空程序计数器内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError错误的区域

2.2 虚拟机栈(Virtual Machine Stack)

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(Stack Frame)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是用来存储数据和部分过程结果的数据结构，同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派(Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创建，随着方法结束而销毁(无论方法是正常完成还是异常完成)如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许深度，则抛出StackOverflowError；扩展时无法申请到足够内存，则抛出OutOfMemeryError

2.3 本地方法栈(Native Method Stack)本地方法栈和虚拟机栈作用类似，区别是虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈则为Native方法服务。(HopShot的实现 直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一）

上述3类区域，生命周期与Thread相同，即：线程创建时，相应的内存区创建，线程销毁时，释放相应内存

2.4 堆(Heap)线程共享的一块内存区域，几乎所有的对象实例在这里分配内存，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。因此很多时候也叫GC对线程私有的分配缓存区(Thread Local Alloaction Buffer)也是在堆划分出来的JDK8的版本，因使用元空间代替永久代，字符串常量池和类的静态变量也放入java堆中

2.5 元空间(MetaSpace)主要存储类的元数据，比如类的各种描述信息，类名、方法、字段、访问限制等，既编译器编译后的代码等数据运行时常量池：Class文件中除了有类的版本、字段、方法等描述等信息外；还有一项信息是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分将在类加载后存放到元空间的运行时常量池中

使用元空间代替永久代原因永久代的大小是在启动时固定好的，很难进行调优；太大则容易导致永久代溢出；太小在运行时，容易抛出OutOfMemeryError字符串存在永久代中，使用时易出问题，由于永久代内存经常不够用，爆出异常OutOfMemoryError: PermGen

CodeCacheJVM生成的native code存放的内存空间称之为Code Cache；JIT编译、JNI等都会编译代码到native code，其中JIT生成的native code占用了Code Cache的绝大部分空间

直接内存它并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不在规范定义。JDK1.4，引入了Channel(通道)与Buffer(缓存区)的I/O方式，它可以使用Native函数分配堆外内存，可通过DirectByteBuffer操作。

3 JVM运行时内存布局和JMM内存模型区别

JVM内存区域是指JVM运行时将内存数据分区域存储，强调对内存空间的划分

JAVA内存模型是Java语言在多线程并发情况下对于共享变量内存操作的规范：解决变量在多线程的可见性、原子性的问题

4 JMM内存模型交互操作

内存交互操作有八种，虚拟机的实现保证每一个操作都是原子性的lock(锁定)：作用于主内存的变量，标识变量为线程独占状态unlock(解锁)：作用于主内存的变量，释放一个处于锁定状态的变量，释放后的变量才可以被其他线程锁定read(读取)：作用于主内存变量，从主内存中读取出后面load操作要用到的变量load(载入)：作用于主内存中的变量，把刚才read的值放入工作内存的副本中use(使用)：作用于工作内存中的变量，当线程执行某个字节码指令需要用到相应的变量时，把工作内存中的变量副本传给执行引擎assign(赋值)：作用于工作内存中的变量，把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中store(存储)：作用于工作内存中的变量，把工作内存中的变量送到主内存，给后续的write使用write(写入)：作用于主内存中的变量，把store的工作内存中的变量值，写入主内存中

read和load 好像是相同的操作？各位有何高见，请指教下

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则read和load、store和write必须顺序执行，而且两个指令绑定出现；就是说出现read就要有load不允许一个线程丢弃最近的assign操作，工作内存中的变量改变后，必须write同步到主内存不允许一个线程把没有发生assign操作的变量同步到主内存新的变量必须诞生于主内存，不允许工作内存使用一个没有初始化的变量；use、store操作变量之前，必须经过load和assign操作变量同一时刻只允许一个线程对其lock，该线程可以对该变量加锁多次，释放锁需要执行相同次数的unlock，lock和unlock要成对出现一个变量没有lock，不能unlock；并且一个线程不能unlock被其他线程锁住的变量执行unlock前，必须把工作内存中的变量同步到主内存中执行lock操作，需要清空工作内存（所有），并且需要使用该变量之前，要重新执行load和assign操作