以下内容为《深入理解Java虚拟机》的阅读笔记。
java虚拟机在执行Java程序的过程中，会把它所管理的内存划分为若干不同的数据区域。如下图所示
程序计数器
是一块较小的内存空间；用作当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复都需要依赖计数器完成。程序计数器是线程私有的。
如果当前执行的是一个Java方法，记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果是native方法，则其值为空。
此处是JVM规范中，唯一一处没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
Java虚拟机栈
虚拟机栈也是线程私有的，并且它的生命周期是与线程相同的。
它描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时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。
每一个方法从调用到执行完成的过程，对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
其中，局部变量表存放编译期可知的各种基本数据类型（long和double占用2个局部变量空间，其它的占1个）、对象引用和returnAddress类型（执行一条字节码指令的地址）；其所需的内存在编译期间完成分配，是完全确定的。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，会抛出StackOverflowError；如果虚拟机可动态扩展，但扩展时无法请求到足够的内存，会抛OutOfMemoryError异常。
本地方法栈
与虚拟机栈作用类似，但服务的是虚拟机使用到的Native方法。会抛StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
Java堆
Java Heap是JVM所管理的内存中最大的一块，是垃圾收集器管理的主要区域；Java堆是线程共享的。
几乎所有的对象实例和数组都在这里分配内存。
从内存回收的角度看，因为收集器基本采用分代收集算法，所以Java堆可以划分为新生代和老年代；详细点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。
从内存分配的角度看，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
当前主流的Java堆是可扩展的，通过-Xmx和-Xms控制。
如果在堆中没有内存完成实例分配，且堆无法扩展时，会抛出OutOfMemoryError。
方法区
是线程共享的区域，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。
这个区域的内存回收主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
当方法区无法满足内存分配的需求时，会抛出OutOfMemoryError。
运行时常量池
它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分。但这部分内存也会频繁使用，并有可能会导致OutOfMemoryError异常的出现。如JDK1.4后加入的NIO，引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存。
对象的创建
虚拟机遇到一条new指令时，会先去检查这个指令的参数能否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。
如没有，需先执行相应的类加载过程。
类加载检查通过后，虚拟机将为对象分配内存，对象所需内存大小在类加载完成后便完全确定了。为对象分配空间，等于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。具体的分配方法，由虚拟机所采用的内存回收机制确定。
为对象分配内存有一个并发的问题；解决该问题的方案有两个：
1.对分配内存空间的动作进行同步处理（实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性）
2.把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间中进行，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(Thread Local Allocation Buffer)
内存分配完成后，把分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头）；然后，对对象进行必要的设置，如对象是那个类的实例，如何找该类的元数据信息、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中）
这时，从虚拟机的角度看，已产生了一个新的对象，但从Java程序看，对象的<init>方法还没执行，所有的字段都为零。所以，执行new指令后还会执行<init>方法，这时，才真正产生了一个可用的对象。
对象的内存布局
对象在内存中存储的布局可分为：
1.对象头：
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、锁状态标记、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等
另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，通过该指针确定其是那个类的实例。如果是数组，则对象头中还有一块用于记录数组长度的数据。
2.实例数据：此处是对象真正存储的有效信息，即在代码中所定义的各种类型的字段内容。
3.对齐填充：这个不是必然存在的，仅仅起占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，而对象头正好是8字节的倍数，当实例数据部分没有对齐是，需要通过对齐填充来补全。
对象的访问定位
Java程序需要通过栈上的reference数据来操作具体的对象。但reference类型在JVM中只规定了一个指向对象的引用，没有定义这个引用该通过何种方式去定位、访问堆中对象的具体位置，所以对象的访问取决于虚拟机的实现。
目前主流的访问方式有两种：
1.使用句柄
在Java堆中会划分一块内存作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄池，句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体信息。
2.直接指针
在Java堆中的布局需考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的就是对象地址。
使用句柄的好处的reference中存储的是稳定的句柄地址，对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，reference本身不用修改。
使用直接指针的好处是速度更快，节省了指针定位的时间开销。
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