这个系列文章是对《深入理解Java虚拟机》一书的笔记及个人理解
Java是简单的，相对于C和C++，Java因为拥有自动内存管理机制而显示更加简单。Java程序员不用为每一个new操作去写配对的delete/free代码，而且不容易出现内存泄漏和内存溢出问题。
这一切的美好不是因为Java就不存在内存的问题，而是Java将内存控制权托管给了Java虚拟机。
JAVA内存区域
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，具体如下图所示：
接下来对每一个区域进行介绍
1、程序计数器
程序计数器是一块较小的内存区域，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现），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、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于JAVA虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要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。
此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域
2、JAVA虚拟机栈
与程序计数器一样，JAVA虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。
Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可以知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
这块区域规定了两种异常状况：
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。
如果虚拟机栈无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
3、本地方法栈
本地方法栈与虚拟机所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是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使用到的Native方法服务。
与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
4、Java堆
Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。
Java堆还可以细分为：
新生代和老年代。
新生代可以再细分为Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间。
如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
5、方法区
方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。
方法区也习惯被称为“永久代”。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分。
Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
比如String类的对象就缓存在这块内存区域。
6、直接内存
直接内存并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，但是这部分内存也被频繁地使用。
在JDK1.4中新加入了NIO类使用的就是这块内存区域。
虽然本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但依然会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制。
对象访问
接下来通过一个简单的例子来分析Java虚拟机是如何使用上面介绍的对象区域。
Object obj = new Object();这也许是Java程序中最简单的一个语句了，但麻雀虽小，五脏俱全。
假设这句代码出现在方法体中，那么
Object obj 会在Java虚拟机栈中创建一个reference（俗称引用），这个reference存放在Java虚拟机栈的本地变量表中。
new Object() 会在Java堆中创建一个对象实例，存储Object对象的实例数据值，但根据具体类型以及不同虚拟机实现的对象内存布局不同，这块内存的长度是不固定的。
new Object() 还会在Java方法区存储Object对象的类型数据（如对象类型，父类，接口，方法等，其实就是class信息）
所以，当我们使用Object对象时，是通过reference进行操作，如果要读取对象数据，则会请求Java堆中的Object对象，如果要调用方法，则需要读取方法区中的类信息。
但是怎么通过reference去定位Java堆中的对象以及方法区中的类信息，Java虚拟机规范并没有明确定义，所以不同的虚拟机有不同的实现，主流分为两种：使用句柄和直接指针
1、使用句柄
Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据的地址信息。
优点：reference存储的是稳定的句柄地址，当对象实例数据和类型数据地址发生变化时（垃圾收集时对象就可能被移动），只需要改变句柄中的指针，而reference本身不需要修改
缺点：多一次寻址，因为对象的访问在Java中非常频繁，积少成多，会造成非常可观的执行成本。
2、直接指针
Java堆对象中存储类型数据地址，而reference中直接存储Java堆中对象实例数据地址。
优缺点与使用句柄的方式正好相反，使用直接指针的方式最大的好处就是速度更快，所以如Sun HotSpot都是使用直接指针的方式进行对象访问的。
