参考：
周志明 《深入理解Java虚拟机》
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3613043.html
1 JVM内存区域划分
1. Java程序的执行过程
首先，Java源代码文件(.java后缀)会被Java编译器编译为字节码文件(.class后缀)，然后由JVM中的类加载器加载各个类的字节码文件，加载完毕之后，交由JVM执行引擎执行。在整个程序执行过程中，JVM会用一段空间来存储程序执行期间需要用到的数据和相关信息，这段空间一般被称作为Runtime Data Area（运行时数据区），也就是我们常说的JVM内存。因此，在Java中我们常常说到的内存管理就是针对这段空间进行管理（如何分配和回收内存空间）。如图所示：
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2. 运行时数据区的结构
根据《Java虚拟机规范》的规定，运行时数据区通常包括这几个部分：程序计数器(Program Counter Register)、Java栈(VM Stack)、本地方法栈(Native Method Stack)、方法区(Method Area)、堆(Heap)。
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- 程序计数器
程序计数器（Program Counter Register），也有称作为PC寄存器。想必学过汇编语言的朋友对程序计数器这个概念并不陌生，在汇编语言中，程序计数器是指CPU中的寄存器，它保存的是程序当前执行的指令的地址（也可以说保存下一条指令的所在存储单元的地址），当CPU需要执行指令时，需要从程序计数器中得到当前需要执行的指令所在存储单元的地址，然后根据得到的地址获取到指令，在得到指令之后，程序计数器便自动加1或者根据转移指针得到下一条指令的地址，如此循环，直至执行完所有的指令。
虽然JVM中的程序计数器并不像汇编语言中的程序计数器一样是物理概念上的CPU寄存器，但是JVM中的程序计数器的功能跟汇编语言中的程序计数器的功能在逻辑上是等同的，也就是说是用来指示 执行哪条指令的。
由于在JVM中，多线程是通过线程轮流切换来获得CPU执行时间的，因此，在任一具体时刻，一个CPU的内核只会执行一条线程中的指令，因此，为了能够使得每个线程都在线程切换后能够恢复在切换之前的程序执行位置，每个线程都需要有自己独立的程序计数器，并且不能互相被干扰，否则就会影响到程序的正常执行次序。因此，可以这么说，程序计数器是每个线程所私有的。
在JVM规范中规定，如果线程执行的是非native方法，则程序计数器中保存的是当前需要执行的指令的地址；如果线程执行的是native方法，则程序计数器中的值是undefined。
由于程序计数器中存储的数据所占空间的大小不会随程序的执行而发生改变，因此，对于程序计数器是不会发生内存溢出现象(OutOfMemory)的。 - Java 栈
Java栈也称作虚拟机栈（Java Vitual Machine Stack），也就是我们常常所说的栈，跟C语言的数据段中的栈类似。事实上，Java栈是Java方法执行的内存模型。
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局部变量表，顾名思义，想必不用解释大家应该明白它的作用了吧。就是用来存储方法中的局部变量（包括在方法中声明的非静态变量以及函数形参）。对于基本数据类型的变量，则直接存储它的值，对于引用类型的变量，则存的是指向对象的引用。局部变量表的大小在编译器就可以确定其大小了，因此在程序执行期间局部变量表的大小是不会改变的。
操作数栈，想必学过数据结构中的栈的朋友想必对表达式求值问题不会陌生，栈最典型的一个应用就是用来对表达式求值。想想一个线程执行方法的过程中，实际上就是不断执行语句的过程，而归根到底就是进行计算的过程。因此可以这么说，程序中的所有计算过程都是在借助于操作数栈来完成的。
指向运行时常量池的引用，因为在方法执行的过程中有可能需要用到类中的常量，所以必须要有一个引用指向运行时常量。
方法返回地址，当一个方法执行完毕之后，要返回之前调用它的地方，因此在栈帧中必须保存一个方法返回地址。
由于每个线程正在执行的方法可能不同，因此每个线程都会有一个自己的Java栈，互不干扰。 - 本地方法栈
本地方法栈与Java栈的作用和原理非常相似。区别只不过是Java栈是为执行Java方法服务的，而本地方法栈则是为执行本地方法（Native Method）服务的。在JVM规范中，并没有对本地方发展的具体实现方法以及数据结构作强制规定，虚拟机可以自由实现它。在HotSopt虚拟机中直接就把本地方法栈和Java栈合二为一。 - 堆
Java中的堆是用来存储对象本身的以及数组（当然，数组引用是存放在Java栈中的）。只不过和C语言中的不同，在Java中，程序员基本不用去关心空间释放的问题，Java的垃圾回收机制会自动进行处理。因此这部分空间也是Java垃圾收集器管理的主要区域。另外，堆是被所有线程共享的，在JVM中只有一个堆。 - 方法区
方法区在JVM中也是一个非常重要的区域，它与堆一样，是被线程共享的区域。在方法区中，存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。
在Class文件中除了类的字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，用来存储编译期间生成的字面量和符号引用。
在方法区中有一个非常重要的部分就是运行时常量池，它是每一个类或接口的常量池的运行时表示形式，在类和接口被加载到JVM后，对应的运行时常量池就被创建出来。当然并非Class文件常量池中的内容才能进入运行时常量池，在运行期间也可将新的常量放入运行时常量池中，比如String的intern方法。
在JVM规范中，没有强制要求方法区必须实现垃圾回收。很多人习惯将方法区称为“永久代”，是因为HotSpot虚拟机以永久代来实现方法区，从而JVM的垃圾收集器可以像管理堆区一样管理这部分区域，从而不需要专门为这部分设计垃圾回收机制。不过自从JDK7之后，Hotspot虚拟机便将运行时常量池从永久代移除了。
3.垃圾收集
- 方法区垃圾收集：收集无用的类和常量。判定一个类已经废弃需要三个条件：
- 该类所有的实例已经被回收
- 加载该类的ClassLoader已经被回收
- 该类对应的Class类对象没有被引用，没有代码通过反射访问该类的方法。
- 判断堆中的对象死亡：
- 引用计数法：通过一个计数器来记录对象被引用的次数，无法解决循环引用的问题
- 根搜索算法： 选取一些对象作为 GC-Roots， 进行引用搜索，当判定一个对象进行根搜索无法到达的时候，说明该对象已经没有被引用。可作为GC-Roots的对象包括：
a. 虚拟机栈中引用的对象
b. 方法区中类的静态属性引用的对象
c. 方法区中常量引用的对象
d. 本地方法栈中引用的对象 - 两次标记：在根搜索中得到的没有引用的对象不是立即被标记成可回收对象的，而是先进行一次标记，假如对象覆盖了finalize() 方法，则放进一个队列F-Queue中，由一个虚拟机创建的低优先级Finalizer执行对象的finalize()方法，如果对象的这个方法里成功建立了对自己的引用，则会逃离本次垃圾收集。需要注意的是，每个对象的finalize()方法仅会被执行一次，也就是说对象自救一次后再次被标记则无法通过finalize()方法自救。
- 垃圾收集算法
虚拟机采用分代收集的机制。一般是根据对象的存货周期分为新生代和老年代。
- 标记-清除算法：顾名思义，先标记后清除。将导致内存的碎片化。
- 复制算法：在新生代区域大多数对象都是“朝生暮死”的前提下，将新生代堆分为Eden区和两个较小的Survivor区, 每次使用Eden区和其中一块Survivor区，垃圾收集的时候将存活对象复制到另外一块Survivor区中，然后清理掉Eden和使用过的Survivor。
- 标记-整理算法：老年代的对象成活率较高，使用复制操作的话效率很低。标记整理算法在对对象进行标记之后不是直接清除，而是将存活的对象向一端移动，最后清除掉边界之外的内存。
- 内存分配和回收策略
- 对象优先在Eden区分配。当Eden区没有足够空间的时候，系统发起一次MinorGC（新生代回收）
- 大对象直接分配在老年代。比如长字符串和数组。-XX:PretenureSizeThreshold参数可以设置直接分配进入老年代对象的大小分界线。
- 长期存活的对象将进入老年代。每个对象都有一个age计数器，如果Eden对象经过MinorGC没有被收集，根据复制算法将进入Survivor区，age为1，此后该对象每次熬过MinorGC，age+=1。当age增加到一定程度（默认15），将会晋升至老年代。该age参数可以通过 -XX:MaxTenuringThreshold 进行设置。
- 动态对象年龄判定：如果Survivor空间中相同年龄的对象大小总和大于了Survivor空间的一半，那么年龄大于或等于该年龄的对象将直接进入老年代。
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