Java虚拟机运行时数据区
程序计数器（线程私有）
执行字节码的行号指示器
虚拟机栈（线程私有）
Java方法执行的本地线程模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机同步创建一个栈帧，里面存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每个方法从被调用到执行完毕，对应着一个栈桢在虚拟机栈中出栈到入栈的过程。很多人将JVM数据区笼统划分为堆内存和栈内存，栈内存通常就是指虚拟机栈，或者虚拟机栈中局部变量表部分。
局部变量表里存放两种类型数据，一种是基本类型，一种是引用类型。基本类型有三种，数值类型，布尔类型和returnAddress类型，数值类型和引用类型构成了8大基本数据类型，returnAddress类型指向一条字节码指令的地址，这是干什么用的呢？对于JVM来说，程序是存储在方法区的字节码指令，Java中每个线程私有一个程序计数器，程序计数器的值就是当前指令的地址，该值的类型就是returnAddress
本地方法栈（线程私有）
和虚拟机栈类似，差别是本地方法栈执行本地方法，虚拟机栈执行Java方法
堆（线程共有）
数据区中最大的一部分，JVM启动的时候被创建，用于存放几乎所有对象实例。这也是GC的区域，所以也叫GC堆
方法区（线程共有）
用于存储已被虚拟机加载的类型信息（类的完整名称、类的直接父类的完整名称、类的直接实现接口的有序列表、类型标志（类类型还是接口类型）类的修饰符）、常量池、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据，在JDK8之前，很多人将方法区称为永久代，这是因为hotspot虚拟机用永久代实现了方法区，因为永久代经常会溢出，到了jdk8之后，取消了永久代的概念，将方法区移到了元空间中，将字符串常量移到了堆内存中
运行时常量池
class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等信息之外，还有一个常量池表，用于存放编译器生成的字面量和符号引用，这个常量池表在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
- 字面量：
1 | int a = 1; // 1是字面量 |
- 符号引用：和直接引用相对，在代码编译阶段，编译器并不知道所引用的类的地址，就会用一个符号来代替，在JVM解析class阶段，会将符号引用解析为直接引用（指针/偏移量/句柄）
hotspot虚拟机与对象
虚拟机中对象的创建
- Java虚拟机遇到一条字节码new的指令时，先检查这个指令的参数能否在运行时常量池中找到对应的符号引用，并检查这个符号引用有没有被解析加载，如果没有，必须要先进行解析加载操作
- 虚拟机在堆内存中为该对象实例划分内存空间，这里有两种，一种是连续内存，连续内存里一段是已经使用的内存，一段是空闲内存，之间由一个指针指向分界点，这种划分内存就是让这个指针向空闲内存偏移一段地址，称为指针碰撞，另一种是非连续的内存，这种就需要维护一个list，记录哪段内存被占用了哪段没有，这种分配方法称为空闲列表。在这一个阶段中，假如是并发状态，分配空间的操作不一定是线程安全的，这时也有两种方案，一种是CAS加锁，另一种是让每个线程在虚拟机中预先分配一块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）
- 内存分配完成之后，将这块内存空间都初始化为零值，这就保证了对象实例在Java代码中不赋初始值就能直接使用
- 对对象进行必要的设置，这些设置信息存放在对象头中
虚拟机中对象的布局（hotspot为例）
在JVM中，一个对象在堆内存中的存储布局由三部分组成，对象头，实例数据，对齐填充
- 对象头：对象头中存储两个方面的数据，运行时数据和类型指针。运行时数据主要有，GC分代年龄，锁信息，hashcode等，在32位系统中，运行时数据占32个比特，在64位系统中，运行时数据占64个比特，类型指针是一个指向对象的元类型数据的指针（也就是指向存在方法区的类型数据），虚拟机通过这个判断该对象是哪个类的实例。
- 实例数据：就是对象中存储的有效信息，也就是从父类继承的字段和自己定义的字段信息，这些字段会被按序分配内存
- 对齐填充：为了提高垃圾回收时指针扫描的效率，hotspot自动内存管理系统要求对象起始指针必须是8字节的整数倍，对象头占内存要么是8字节的一倍（32比特），要么是8字节两倍（64比特），如果实例数据不满足内存长度的要求，就会有对齐填充，起到对齐数据的作用
虚拟机中对象的访问定位
主要有两种方式：句柄定位，直接指针定位
- 句柄定位：上文我们提到，在虚拟机虚拟机栈的局部变量表中，有一个“reference”引用类型，如果是句柄定位的话，reference类型就指向堆内存中句柄池里的一个句柄，这个句柄包含两方面信息（指针），对象实例信息，对象类型信息，一个指针指向堆内存中实例池里的对象实例，一个指针指向方法区的对象类型数据。这个的优点是，如果对象实例被移动（比如垃圾回收时），只会改变句柄中的对应地址，而reference地址是稳定的
- 直接指针定位（hotspot主要使用这个方法）：reference存储的就是堆内存里对象的地址，这样只需要一步就能直接访问到对象的实例数据，由上文对象的布局我们也可以知道，对象头里有一个类型指针，这个类型指针也会和句柄定位一样，指向方法区的类型数据