##运行时数据区域
运行时数据区域主要包括堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器、方法区。
###程序计数器
程序计数器可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。每条线程都有独立的程序计数器。该区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemeryError情况的区域
###Java虚拟机栈
栈是线程私有的，生命周期与线程一样。其描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行期间会创建一个栈帧(stack frame)，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用、returnAddress类型。其内存空间在编译阶段完成分配，方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
这个区域规定了两种异常状况。
线程请求的栈深度超过最大虚拟机所允许的深度，会抛出StackOverflowError异常
虚拟机栈可以动态扩展，若扩展时无法获得足够的内存，会抛出OutOfMemoryError异常
###本地方法栈
与虚拟机栈作用类似，区别在于虚拟机栈为执行java方法服务，本地方法栈为Native方法服务。
###Java堆
Java堆(Heap)是Java虚拟机管理内存中最大的一块，被所有线程共享。其唯一作用就是存放对象实例。
绝大多数对象示例及数组要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术导致一些微妙变化的发生，所有对象都分配在堆上也不那么绝对了
堆是垃圾收集器管理的主要区域，基本都采用分代收集算法。
Java堆可以处于物理上不连续的空间中，只要逻辑连续就可以。
###方法区
方法区与堆一样，是线程共享的，它用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。
垃圾收集行为在这个区域比较少见，其主要的内存回收目标是针对常量池的回收和对类型的卸载。
###运行时常量池
是方法区的一部分，主要用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。
###直接内存
不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。NIO类引入了基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
##HotSpot虚拟机对象探秘
###对象的创建
对象创建过程如下：
- 类加载检查：当虚拟机遇到new指令时，首先去检查指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并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，那必须执行相应的类加载过程。
分配内存：对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。划分空间方案：
- 指针碰撞：堆内存连续，用过的内存放在一边，空闲的放在另一边，中间放指针作为分界点的指示器，分配内存就是把指针挪动对象大小的距离。Serial、ParNew等带Compact过程的收集器，采用指针碰撞。
空闲列表：对内存不连续，无法使用指针碰撞，虚拟机必须维护一个列表记录哪些内存可用哪些不可用。CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器，采用空闲列表。
除划分可用空间外，还要考虑线程安全问题。可能出现正在给A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来指针分配内存的情况。解决方案有两种：
对内存空间的动作进行同步处理，虚拟机采用CAS加失败重试的方式保证更新操作的原子性
- 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，成为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上进行分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步。
内存初始化为零值：把分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这步操作保证了对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就直接使用。
- 对对象进行设置：设置对象头，如对象是哪个类的实例，如何找到类的元数据信息、对象的hashcode、对象gc分代年龄等信息。
- 对象初始化：执行new指令后会执行init方法，把对象初始化。
经过以上步骤，一个对象就被产生出来。
###对象内存布局
对象在内存中的布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。
####对象头
包含两部分信息
- 存储对象自身运行时数据，如HashCode、GC分代年龄、锁状态、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时戳。这部分数据称为“Mark Word”
- 类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针确定类是哪个类的实例，但并不是所有虚拟机都必须在对象数据上保留类型指针。如果对象是一个数组，还需要记录数组长度。
###对象访问定位
有两种方式：
- 句柄访问：Java堆中划分出一部分内存作为句柄池，栈里的reference存储的是对象句柄的地址，句柄中包含了实例数字与类型数据的具体地址信息。好处：reference中存储稳定的句柄地址，对象被移动时只改变句柄中的实例数据指针，而reference中的地址不需要改变。
- 直接指针：reference直接存放指针。好处：速度快，节省了一次指针定位的开销。