虚拟机只是一个具体的产品实物。不同的厂商根据《Java虚拟机规范》的标准可以来实现自己的虚拟机！目前的jdk1.8中默认都是hotspot虚拟机。

概述

对于Java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的作用下，我们不需要去手动释放创建的对象内存，这给开发带来了极大的便捷和好处。不过，也正是因为Java程序员把控制内存的权利交给了虚拟机，一旦出现内存泄漏和内存溢出的问题，如果不了解虚拟机是如何使用内存的，那排查错误，修正问题将成为一项异常艰难的工作。

一.运行时数据区

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个不同的数据区域，这些区域有各自的用途，创建和销毁的时间，这些数据区域就是运行时数据区。

1.1 程序计数器

程序计数器是一块线程私有的小内存空间，它可以看成是当前线程所执行的行号指示器。当线程切换时，就通过程序计数器来定位到线程切换之前执行的位置。

如果线程执行的是一个 Java方法，那么这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址；如果执行的是本地方法（Native），这个计数器的值就为空。

1.2 Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的。虚拟机栈描述的是一个线程模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧从虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

其中局部变量表中存放了编译器存放的各种Java虚拟机基本数据类型、对象引用类型。

如果线程请求的栈深度超过了虚拟机所允许的深度，将会抛出StackOverFlowError异常；如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemeryError异常。

1.3 本地方法栈

本地方法栈和Java虚拟机栈的作用是十分相同的，不同的是，Java虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机执行本地方法服务。

在本地方法栈中也会抛出StackOverFlowError、OutOfMemeryError异常。

1.4 方法区

方法区是线程共享的内存区域，用于存储已经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缓存等数据。

此外，运行时常量池也在方法区中，该常量池用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用。

虽然Java虚拟机规范中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名“非堆”。

这个区域进行垃圾收集的效率很低，实现者可以在这个区域自主选择是否实现垃圾收集。如果方法区无法满足新的内存分配时，该区域会抛出OutOfMemeryError异常。

1.5 堆

堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java堆是所有线程所共享的一块内存区域。Java世界里“几乎所有”的对象实例都在这里分配内存。

堆内存往往被大家分为：新生区、老年区、永久区。其中新生区又分为：eden区，survivor to，survivor from区。

当堆的内存不足完成对象分配时，虚拟机会抛出OutOfMemeryError异常。

二.对象创建与对象内存布局

2.1 对象的创建

当Java虚拟机遇到一条字节码new的指令时，首先会去检查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经被加载、解析和初始化过。如果没有，那就必须执行对应的类加载过程。

在类加载过程通过后，虚拟机将会给新生对象分配内存，对象所需内存大小在类加载完成后便可以完全确定。Java堆中内存分配方式有两种：指针碰撞和空闲列表。具体采用哪种方式取决于使用了那种垃圾收集器（不同的垃圾收集器会采用不同的垃圾收集算法，如标记-清除和标记-整理）。

内存分配完成后，虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值。

虚拟机设置对象的基本信息：对象头，实例数据。

上面工作完成后，从虚拟机的角度看，一个新的对象已经产生了，但是从Java程序的角度来看，对象创建才刚刚开始，构造函数还没有执行。之后执行构造方法.... 一个崭新的对象就创建出来了！

2.2 对象的内存布局

对象在堆内存中的存储布局可以分为三个部分：对象头、实例数据、对齐填充。

hotspot虚拟机对象头中的存储内容如下：

存储内容	标识位	状态
对象哈希码	01	未锁定
指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
指向重量级锁的指针	10	膨胀
空，不需要记录信息	11	GC标记
偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄	01	可偏向

对象头的另一部分是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针。Java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪一个类的实例 。

实例部分是对象真正存储的有效信息，即我们在程序代码里所定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的还是在子类中定义的字段都必须记录起来。

对齐填充部分不是必然存在的，也没有特别含义，仅仅起到占位符的作用。

2.3 对象的访问定位

创建对象自然是为了后续使用该对象。我们Java程序是通过栈上的引用来操作堆上的对象【引用是存放在虚拟机栈里面的哟！】。

访问方式通常有两种：句柄访问和直接访问！对hotspot虚拟机而言，默认使用的是直接访问。直接访问的速度更快，可以节省一次指针定位的开销。