内存布局

根据《Java虚拟机规范（JavaSE 7版）》的规定，Java虚拟机在运行时把它所管理的内存划分为以下几个不同的数据区域，每个区域有各自的用户，以及创建和销毁的时间。

程序计数器

程序计数器是当前线程所执行的字节码的行号指示器，就是指示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程序计数器来完成。

因为每个线程的执行指令不一样，所以程序计数器是线程私有的。

虚拟机栈也是线程私有的，每个线程执行一个方法时，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。

一个方法从调用到执行完成，对应的就是一个栈帧的入栈和出栈。

本地方法栈和虚拟机栈的作用相似，它们之间的区别在于虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈为Native方法服务

堆应该是Java虚拟机所管理的最大内存，也是所有线程共享的一块内存区域，平时垃圾回收所重点关注的也是这块。设置堆的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这分配，如对象实例和数组，但不是绝对。

堆包括：新生代和老年代。新生代包括Eden区、From Survivor区和To Survivor区。

垃圾回收算法针对各个区有不同的回收测量，而现在的收集器基本都采用分代回收算法

方法区和Java堆一样，也是线程共享的，用于存储类信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码。方法区也叫Non-Heap，非堆，用于区分Java堆。

以前也有人把方法区叫做永久代。

分区的目的是为了方便垃圾回收，具体是要看垃圾收集器实现，有些收集器会扩展至方法区，像Java堆一样管理。

运行时常量池是方法区的一部分，用来存储类的版本、字段、方法和接口的描述信息，还有编译器生成的各种字面量和符号引用。

直接内存是独立于以上的内存区域，有些I/O操作会把数据放在直接内存，避免数据复制，如Java的DirectByteBuffer对象。这部分的内存区域随不由Java堆管理但也会收到总内存的大小和内存寻址空间限制。

Java创建对象仅仅通过new关键字而已，而创建的过程却很复杂，虚拟机遇到new指令，首先要检查指令的参数能否在常量池找到一个符号引用，这个符号引用代表的类是否完成了加载、解析和初始化。

类加载通过后，虚拟机就为新生对象分配内存。而分配内存会遇到两种情况，一是Java堆是规整的内存空间，二是Java堆不是规则的内存空间。规整的内存空间需要用指针碰撞，指针碰撞就是把空闲的内存挪到一边，把用过的内存挪到另一边，然后把那个指针指向空闲一边。

不规则的分配空间需要使用空闲列表，空闲连接简单理解就是把空余的内存块放在一个链表里，需要用到就往链表申请。

在HotSpot虚拟机中，对象的布局可分为3个区域：对象头、实例数据和对齐填充。

对象头：包括两部分，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希吗、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间等。这部分数据放在称为 “Mark Word”。第二部分用于存储类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机就是通过这个指针来确定这个对象是属于哪个类的实例。
实例数据：实例数据就是对象的真正存储的有效信息，就是程序代码中定义的各种类型的字段内容，包括父类继承的
对齐填充：有些虚拟机实现不存在这部分，它仅仅是作为占位符而存在

所谓对象的访问定位，其实就是我们的Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，虚拟机只规定了reference类型是一个指向对象的引用，并没具体规定如何定位，所以目前有两种方式定位：使用句柄和直接指针

使用句柄：在Java堆中划分一个句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了到对象实例数据的指针。这种方式最大的好处就是reference是个稳定的句柄地址，对象被移动了，reference也不需要修改。
使用直接指针：reference中存储的直接就是对象在Java堆中的地址。这种方式最大的好处就是访问速度快，不需要中间的第二次指针访问。

如果内存不够的情况下进行内存分配，每个区域都会抛出异常，常见的是OutOfMemoryError（即OOM）