1. Heap（堆区）

Heap区是OOM(内存溢出)故障最主要的发源地，它存储着几乎所有的实例对象，堆由垃圾收集器自动回收，堆区由各子线程共享使用。堆的内存既可以固定大小，也可以在运行是动态地调整，通过以下参数设定初始值和最大值，如：-Xms256M -Xmx1024M，其中 -X 表示他是JVM运行参数，ms是memory start的简称，mx是memory max的简称，分别代表最小堆容量和最大堆容量。通常情况下，服务器在运行过程中，堆空间不断的扩容和收缩，势必形成不必要的系统压力，所以在线上生产环境中，JVM 的 ms 和 mx 设置成一样大小，避免在GC后调整堆大小时带来的压力。

堆分为两块：分别为新生代和老年代。对象产生之初在新生代，步入暮年之时在老年代，老年代也接纳在新生代无法容纳的超大对象。新生代=1个Eden区 + 2个survivor区。绝大部分对象在Eden区生成，当Eden区填满的时候，会触发YGC(Young Garbage Colleciton)。垃圾回收的时候，在Eden区实现清楚策略，没有被引用的对象则直接回收。依然存活的对象会被移送到Survivor区。
Survivor区又分为 S0 和 S1 两块内存空间。每次 YGC 的时候，它们将存活的对象赋值到未使用的那块空间，然后将当前正在使用的那块空间完全清空，交换两块空间的使用状态。如果YGC要移送的对象大于Survivor容量的上限，则直接移交老年代。

简要GC流程图.png

假如一些没有进取心的对象以为可以一直在新生代的Survivor区交换来交换去，那就错了。每个对象都有一个计数器，每次 YGC 都会 +1。-XX:MaxTenuringThreshold参数配置能配置计数器的值达到某个阈值后，对象从新生代晋升到老年代。如果该参数配置为1，那么直接从Eden区移送到老年代。默认值为15，即在Survivor区交换14次后晋升至老年代。
如果在 Survivor 区无法放下，或者超大对象的阈值超过上限，则尝试在老年代分配，如果老年代也放不下，则会出发FGC(Full Garbage Collection),如果依然无法放下，则会抛出OOM。

2. Metaspace(元空间)

在JDK1.8中，因永久代(Perm)区大小固定，很难进行调优，并且FGC的时候会移动类元信息，已经被淘汰。代替它的便是元空间。区别于永久代，元空间在本地内存中分配。在JDK8里，Perm区中的所有内容中字符串常量移至堆内存，其他内容包括类元信息、字段、静态属性、方法、常量等都移动至元空间内。

3. JVM Stack(虚拟机栈)

JVM中的虚拟机栈是描述 Java 方法执行的内存区域，它是==线程私有==的。栈中的元素用于支持虚拟机进行方法调用，每个方法从开始调用到执行完成的过程，就是栈帧从入栈到出栈的过程。在活动线程中只有位于栈顶的帧才是有效的，称为当前栈帧。正在执行的方法称为当前方法，栈帧是方法运行的基本结构。在执行引擎运行时所有指令都只能针对当前栈帧进行操作。

虚拟机栈.png

操作栈：

操作栈是一个初始值为空的桶式结构结构栈。

public int simpleMethod() {
    int x = 11;
    int y = 12;
    int z = x + y;
    
    return z;
}

详细的字节码操作顺序：

public simpleMethod();
descriptor: ()I
flags: ACC_PUBLIC
Code:
 stack = 2 , locals = 4, args_Size = 1 //最大栈深度为2，局部变量个数为4
  BIPUSH 11     // 常量11压入操作栈
  ISTORE_1      // 保存到局部变量表 slot_1 中（第一处）
  
  BIPUSH 12     // 常量12压入操作栈
  ISTORE_2      // 保存到局部变量表 slot_2 中
  
  ILOAD_1       //把局部变量表的 slot_1 元素（int x）压入操作栈
  ILOAD_2       //把局部变量表的 slot_2 元素（int y）压入操作栈
  IADD          // 把上方的两个数都取出来，在CPU里加一下，并压回操作栈的栈顶
  ISTORE_3      // 把栈顶的结果存储到局部变量表 slot_3 中
  
  ILOAD_3 
  IRETURN       // 返回栈顶元素值

方法返回地址：

方法退出的过程相当于退出当前栈帧，退出可能有三种方式：

返回值压入上层调用枝帧。
异常信息抛给能够处理的枪帧。
PC 数器指向方法调用后的下一条指令。

4. Native Method Stack(本地方法栈)

本地方法栈（ Native Method Stack）在JVM内存布局中也是线程对象私有的，但是虚拟机栈“主内”，而本地方法栈“主外”。这个“内外”是针对JVM来说的，本地方法栈为Native方法服务。线程开始调用本地方法时，会进入一个不再受JVM约束的世界。本地方法可以通过 JNI ( Java Native Int rface ）来访问虚拟机运行时的数据区，甚至可以调用寄存器，具有和 JVM 相同的能力和权限。当大量本地方法出现时势必会削弱JVM对系统的控制力，因为它的出错信息都比较黑盒。对于内存不足的情况本地方法栈还是会抛出 native heap OutOfMemory。

5. Program Counter Register(程序计数寄存器)

在程序计数寄存器（ Program Counter Register, PC ）中， Register 的命名源于
CPU 的寄存器,CPU 只有把数据装载到寄存器才能够运行。寄存器存储指令相关的
现场信息，由于 CPU 时间片轮限制，众多线程在并发执行过程中，任何一个确定的
时刻，一个处理器或者多核处理器中的一个内核，只会执行某个线程中的一条指令。
这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢？每个线程在创建后，都会产生
自己的程序计数器和栈帧，程序计数器用来存放执行指令的偏移量和行号指示器等，
线程执行或恢复都要依赖程序计数器。程序计数器在各个线程之间互不影响，此区域
也不会发生内存溢出异常