Java与c++之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的高墙。
Java虚拟机运行时数据区
其中灰色部分是由所有线程共享的数据区，白色部分是线程隔离的数据区。
程序计数器是一小块内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果线程正在执行的是一个Java方法，则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，这个计数器的值为空。
Java虚拟机栈也是线程私有的，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入栈和出栈的过程。
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，扩展时无法申请到 足够的内存，会抛出 OutOfMemoryError异常。
本地方法栈与虚拟机栈作用类似，区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到 的Native方法服务。此区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。
Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的是存放对象实例。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，也称GC堆。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，将抛出OutOfMemoryError异常。
方法区也是各线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。别名非堆。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。
直接内存是NIO类基于通道与缓冲区的IO方式，使用Native函数库直接分配堆外内存，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，避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
对象的创建
1、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、类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。
3、划分内存的方式有两种：如果Java堆中的内存是绝对规整的，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，这种分配方式称为“指针碰撞”。如果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，那就没办法简单的进行指针碰撞了，虚拟机必须维护一个列表，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，这种分配方式称为“空闲列表”。
选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。
4、另一个需要考虑的问题是对象的并发分配问题，有两种方案解决这个问题：一种是对分配内存空间的动作进行同步处理。另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（TLAB）。那个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB是，才需要同步锁定。
5、内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值，这一步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初始值就直接使用。
6、接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头之中。
7、在上面工作都完成之后，从虚拟机的角度来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始-<init>方法还没有执行，所有的字段都还为零。执行new指令之后会接着执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化。
对象的内存布局
对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头，实例数据和对齐填充。
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，GC分代年龄，锁状态标志等，官方称为“Mark Word”。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，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。
对齐填充不是必然存在的，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。
对象的访问定位
Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，主流的对象访问方式有两种：使用句柄和直接指针。
使用句柄，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，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。
直接指针访问，reference中存储的直接就是对象地址。
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