JVM（Java Virtual Machine Java 虚拟机）是一种用于计算设备的规范，基于这套规范，许多团队开发了多种不同的虚拟机实现，目前使用范围最广的是从 Sun 公司开始，到 Oracle 后一直在使用 的 HotSpot 以及 Open JDK，二者一个由 Oracle 公司维护，一个由开源社区维护，使用起来并没有太大差别。
$java -version
java version "1.8.0_91"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_91-b14)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.91-b14, mixed mode)
根据 Java 虚拟机规范 规定，Java 虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域，如图所示：
- 程序计数器（Program Counter Register)
线程私有。程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复登记处功能都需要依赖这个计数器的值来完成。
为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储。
如果正在执行的是 Native 方法，则计数器为空。
程序计数器，是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何Out Of Memory Error的区域。
- Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks ）
也是线程私有的，生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：
每一个方法从调用到完成，都对应着一个栈帧（Stack Frame）在虚拟机中入栈到出栈的过程，栈帧用于局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)、指向当前方法所属的类的运行时常量池的引用(Reference to runtime constant pool)、方法返回地址(ReturnAddress)和一些额外的附加信息。
栈帧结构
- 局部变量表（Current Variable Table）
局部变量表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（Operand Stack）
操作数栈也常被称为操作栈。和局部变量区一样，操作数栈也是被组织成一个以字长为单位的数组。但是和前者不同的是，它不是通过索引来访问，而是通过标准的栈操作—压栈和出栈—来访问的。比如，如果某个指令把一个值压入到操作数栈中，稍后另一个指令就可以弹出这个值来使用。虚拟机在操作数栈中存储数据的方式和在局部变量区中是一样的：如int、long、float、double、reference和returnType的存储。对于byte、short以及char类型的值在压入到操作数栈之前，也会被转换为int。程序中的所有计算过程都是在借助于操作数栈来完成的。- 动态链接（Dynamic Linking）
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。- 返回地址（Return Adress）
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。平常我们把java分为堆内存和栈内存，其中的“栈”就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中局部变量表部分。
对于java虚拟机栈，有两种异常情况：
- 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；
- 如果虚拟机栈在动态扩展时，无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError。
Java虚拟机的解释执行引擎被称为“基于栈的执行引擎”，其中所指的“栈”就是操作数栈。
因此我们也称Java虚拟机是基于栈的，这点不同于Android虚拟机，Android虚拟机是基于寄存器的。
- 本地方法栈（Native Method Stack）
线程私有。
本地方法栈和虚拟机栈所发挥的作用非常相似，它们之间的区别主要是，虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务的，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。
与虚拟机栈类似，本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
- Java堆（Java Heap）
所有线程共享。
Java堆在虚拟机启动时创建，是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
Java堆的唯一目的就是存放对象实例和数组。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称为“GC堆”。
从内存回收的角度来看，由于现在的收集器大都采用分代收集算法，所以Java堆可以细分为：新生代和老年代；
再细分一点：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。
从内存分配角度来看，线程共享的Java堆可以划分出多个线程私有的分配缓冲区。
但是不管怎么划分，哪个区域，存储的都是对象实例。
Java堆物理上不需要连续的内存，只要逻辑上连续即可。
如果堆中没有内存完成实例分配，并且也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
- 方法区（Method Area）
所有线程共享。
用于存储已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等数据。
方法区结构上和 Heap 一致，也有一个别名叫做Non-Heap（非堆），用于与Java堆区分。
对于HotSpot虚拟机来说，方法区又习惯称为“永久代”（Permancent Generation 现被元空间（Metaspace）代替），但这只是对于HotSpot虚拟机来说的，其他虚拟机的实现上并没有这个概念。
相对而言，垃圾收集行为在这个区域比较少出现，但也并非不会来收集，这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载上。
当方法区无法满足内存需求时会抛出 OutOfMemoryError 异常。
- 运行时常量池（Runtime Constant Pool）
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。
运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号。
避免了频繁的创建和销毁对象而影响系统性能，实现了对象的共享，节省了内存空间和运行时间。
值得说明的是，运行时常量池具备动态特性，常量不止在编译期可以产生，在运行期间也可以产生，比如String的intern方法。
参见：
java 1.8 SE 官方文档： https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.5
JVM内存结构 VS Java内存模型 VS Java对象模型：http://www.hollischuang.com/archives/2509
什么是HotSpot VM & 深入理解Java虚拟机 JVM：https://www.cnblogs.com/charlesblc/p/5993804.html
Java虚拟机的内存结构：https://www.duyidong.com/2018/01/31/jvm/
