背景
任何软件程序都需要内存资源，而内存资源总是有限的，需要回收重复利用。
早期编程语言如C++要依靠程序员手动估算、分配和回收内存，这部分工作要求精细而且极耗精力，实际上影响了对软件真正的业务价值的实现，所以Java提出了内存托管的概念，就是由JVM来自动负责内存的分配和回收，让开发者可以专注于实现软件的业务价值。
Java的内存分配
在Java里，每个应用程序对应一个自己唯一的JVM实例，每个JVM有自己的内存区域，JVM之间互不影响。
JVM为应用程序提供的内存，常见的有这么几种：程序计数器、栈、堆、方法区。
一、程序计数器
程序计数器用来存放下一条指令（JVM需要的是.class字节码）的地址，所以空间很小。
二、栈
JVM的数据区里，有Java虚拟机栈和本地方法栈（为虚拟机使用的Native方法服务）两个栈，我们常说的栈指的是Java虚拟机栈，如果在内存里谈到栈，就是指Java虚拟机栈中的局部变量表。
其实，每个线程都有自己私有的Java虚拟机栈，这个栈是用来处理方法的，栈里对应每个方法都有一个栈帧（Stack Frame），栈帧里存放方法需要的局部变量表、方法出口等信息，线程对方法调用和执行时，对应的栈帧就会在虚拟机栈里入栈和出栈。它们的关系是这样的：
从线程到局部变量表
从内存的角度，栈里最重要的是局部变量表，里面存放了方法需要的所有基本类型和对象引用，因为局部变量的长度都是确定的（long和double需要2个slot，其他1个slot），所以，局部变量表在编译期间就可以确定，它的内存空间也是在编译时完成分配，方法运行期间，局部变量表的长度是不变的。
局部变量其实就是Java里的两种变量：基本类型和引用类型。二者作为局部变量，都放在局部变量表中，基本类型直接在栈中保存值，引用类型在栈里保存一个指向堆区的指针（实例），真正的对象在堆里。作为参数时基本类型就直接传值，引用类型传指针。
目前大部分JVM的堆和栈都可以动态扩展，如果线程请求的栈深度超过了虚拟机允许的栈深度，会报“StackOverflowError”。
其中，关于引用reference，有两种访问定位的方式：
-
直接指针
reference里直接存储对象在堆中的地址，如果还用到了方法区中的对象类型数据（静态变量等），那么堆里还要有指针，即到方法区中对象类型数据的指针。
来自《对象访问分析》
- 句柄
堆里有一块专门的句柄池，reference里存储的是句柄地址，reference不直接指向堆中的对象地址，而是指向句柄，句柄中指向堆中对象池中的对象实例地址，以及方法区中的对象类型数据。
来自《对象访问分析》
三、堆
Java堆是所有线程共享的内存区域，一般的应用中，堆也是最大的一块儿内存。
前面说过，引用类型在栈里保存的是一个指向堆区的指针（值是对象在堆内存中的首地址），这个指针指向的真正的对象，是放在堆中的，Java内存回收，其实主要就是针对这个堆中对象的内存回收。
Java堆只要保持逻辑连续，可以分配在物理上不连续的区域，当堆里的内存无法满足对象需求，且堆的大小无法扩展时，会报“OutOfMemoryError”。
关于栈和堆，还有这样几个不同： - 栈里实例，堆里对象
实例和对象是不同的，栈里的指针是实例，堆里的数据才是对象，所以多个实例可以指向同一个对象，如果用代码来说的话，Class a= new Class();中，a是一个实例，不是对象。 - 栈做运算，堆存数据
Java里面的数学运算都是在栈里进行的，而堆只是为开发者提供存放对象的空间。 - 销毁时机不同
栈变量和堆对象并不同步销毁，栈和生命周期在于方法，方法结束，栈中的局部变量立即销毁；堆对象首先要确保没有栈变量指向，然后在JVM执行垃圾回收时才会销毁。 - 类的变量和方法不同
类的成员变量可能有多个，它们可能指向多个对象，也就是对应堆中的多块内存；但是类的方法只有一套，为类里的所有对象共享，而且只在执行方法时入栈（这里的栈指的是Java虚拟栈，而不是常说的方法栈帧中的局部变量表，也就是内存栈），不使用时不占用内存。
四、方法区（非堆）
ClassLoader加载类时，会把.class文件格式的二进制字节流读取为当前虚拟机需要的数据格式，并放进虚拟机的内存，其实就是放进了方法区。
方法区也是所有线程共享的内存区域，这一点和堆很像，也可以是物理上不连续的内存区域，大小也可以动态扩展，也可能报“OutOfMemoryError”。
但是，方法区也叫非堆，因为它存放的是编译后的代码、类信息、常量、静态变量等。
方法区有时候也叫永久代，因为方法区主要回收常量池和类的卸载，实际上就是很少回收这个区域。
方法区里会存放运行时常量池，包括字面量和符号引用等。
关于常量池和静态域
我们在程序中经常使用final常量，如果频繁地创建和销毁常量，会影响系统性能，所以JVM里用专门的常量池来管理数据，可以节约内存（比如字符串常量池会合并字符串常量），节省时间（比如字符串之间直接用==判断是否引用，比用equals判断内容快）。
但是，常量池是最繁琐的数据，14种常量类型在常量池里都有自己的结构，其中字符串常量池还有一些很特殊的特性（后面说）。
常量又可以细分为字面量和符号引用：
- 字面量
字面量也叫直接常量，包括基本类型、String、数组等，都是开发者自己用Java语言定义的，这个好理解。 - 符号引用
符号引用和编译有关，包括类和接口的全名、方法/字段的名称和描述。
符号引用是为类的加载服务的，由于Class文件的方法/字段是动态分配的内存，所以在加载Class文件时没有方法/字段的真正的内存入口，只能先保存方法/字段的名称和描述，放在常量池中，作为符号引用，在类得到创建和运行时，方法/字段有真正的内存了，再解析翻译这些符号引用，让它们指向真正的内存。这个过程就是虚拟机加载Class文件时的动态连接。
关于运行时常量池
存放类的直接常量和符号引用，运行时常量池允许在运行期间向池里放新的常量（比如String的intern()方法）
字符串常量池比较特殊，JVM在全局只维护唯一一个字符串常量池，这其实是一个享元模式。
关于字符串常量池
字符串常量池，专门存储编译期间的字符串数据，JVM对字符串常量池做了很多特殊的优化。
首先，程序中的字符串可能在常量池，也可能在堆里，很简单，如果在代码中用双引号定义了字符串，就是直接常量，那么这个字符串在编译时就会创建，并保存在常量池中；如果是在运行中new出来，那么就是运行时，会保存在堆中。
然后，常量池会合并字符串，重复字符串在常量池中和在堆中的数量是不一样的：重复字符串（equals相等）在常量池中只有一个；但是在堆中会有多个：
来自Java内存分配之堆、栈和常量池
这里经常有String会创建几个对象的问题，比如String s = new String("abc");类加载时，针对"abc"会在常量池里创建一个对象；类运行时针对new会在堆里创建一个对象，这样就是两个对象。
最后，字符串常量池允许在运行期间增加常量，可以用intern()向常量池增加常量，intern()函数的功能是，在运行期，判断常量池是否有某个String对象，没有则加入常量池（保证唯一），然后返回常量池中该对象的引用。
所以，对于以下代码：
String s1 = "test";
String s2 = new String("test");
String s3 = "te"+"st";
String st = "st";
String s4 = "te"+st;
String s5 = ("te"+st).intern();
s1.intern()==s1（双引号字符串本来就在常量池）
s1!=s2（new的对象在堆中）
s1==s3（+双引号字符串，视为常量）
s1!=s4（+变量，不是常量，在堆中创建）
s1==s5（intern会向常量中保存，并使用其中对应字符串常量的引用）
引用
《深入理解Java虚拟机》
Java:对象的强、软、弱和虚引用
ReferenceQueue的使用
Java 内存分配全面浅析
Java虚拟机-----方法区和运行时常量池
Java内存分配之堆、栈和常量池
Java常量池理解与总结
Java中几种常量池的区分
Class文件中的常量池详解（上）
对象访问分析
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