概述
對於Java程序員來說，在虛擬機自動內存管理機制的幫助下，不再需要爲每一個new操作去寫配對的delete/free代碼，不容易出現內存泄漏問題。不過由於虛擬機的內存控制權限過大，導致程序員對內存錯誤的排除變得異常艱難，因此瞭解Java虛擬機對內存的使用方式變得非常重要。
運行時數據區域
Java虛擬機再運行時將內存劃分爲若干個不同的數據區域。這些區域各有用途以及創建和銷燬時間，有的區域隨虛擬機進程的啓動而存在，有的區域則以來用戶線程的啓動、結束而建立和銷燬。
- 程序計數器
內存較小區域，可以看做當前線程執行的字節碼行號指示器。某一時刻一個CPU(核)只能運行一條線程指令，該區域稱爲"線程的私有區域"，各線程之間計數器互不影響，獨立存儲。 - Java虛擬機棧
線程私有，與線程生命週期相同，每個方法執行的同事都會創建一個棧用於存放局部變量引用表(編譯時所需空間確定)、操作數棧、動態鏈接、方法出口信息等。 - 本地方法棧
本地方法棧功能與虛擬機棧發揮作用非常相似，區別僅在於虛擬機棧服務於虛擬機執行的Java方法，而本地方法棧則爲虛擬機使用Native方法服務。 - Java堆
所有線程共享區域，虛擬機啓動時創建。唯一目的存放對象實例(數組對象)，幾乎所有實例對象分配於此。GC工作的主要場所，從回收角度可分爲新生代和老生代。堆上內存可以物理上不連續，但必須邏輯上連續。 - 方法區
所有線程共享區域，用於存儲虛擬機加載的類信息、常量(基本數據類型以及部分基本數據類型封裝類)、靜態變量、及時編譯器編譯後的代碼數據。 - 運行時常量池
方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載後進入方法區的運行時常量池存放。 - 直接內存
直接內存並不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是Java虛擬機規範中定義的內存區域。JDK1.4新加入了NIO(New Input/Output)類，引入一種基於通道(Channel)與緩衝區(Buffer)的I/O方式，它可以使用Native的方法直接分配堆外內存，然後通過存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作爲這塊內存的引用進行操作。
虛擬機對象
- 對象的創建
Java虛擬機程序運行過程中，無時無刻都有對象被創建。在語言層次中，創建對象(錄入克隆、反序列化)通常僅僅是一個new關鍵字而已。
虛擬機再遇到一條new指令時，首先根據指令參數能否在常量池中定位這個類的符號引用，並檢查這個符號引用的類是否已被加載、解析和初始化過。如果未加載則必須先進行加載。
類加載後，虛擬機未新對象分配內存(內存大小分配時已確定)。
虛擬機內存管理方式：
①絕對規整：已使用內存位於內存區域的一側，未使用內存區域位於另一側，中間使用指針進行標記，內存的分配將導致指針的移動
②相對規整：已使用內存與未使用內存相互交錯，虛擬機需要維護內存空閒表對內存進行管理。表中記錄相應內存塊首地址以及其大小
內存分配安全：併發情況下可能導致內存分配衝突
①對分配內存空間的動作進行同步，保證更新操作的原子性
②使用本地線程分配緩衝機制，位不同線程分配不同的緩衝區，對緩衝區進行監控，並適時擴充
在虛擬機爲對象分配好內存之後，虛擬機需要將新分配的內存區域進行清零(這就是一些基本數據類型可以進行未初始化訪問的原因)
清零後，虛擬機會爲對象執行init方法，此時對象的創建真正完成 - 對象的內存佈局
對象的內存區域可以分爲三塊：對象頭、實例數據、對齊填充
①對象頭包含兩部分信息：第一部分用於存儲運行時數據(哈希嗎、GC年齡、鎖狀態標誌等)；第二部分爲類型指針，即對象指向它的類元數據的指針(從數組的元數據中無法確定數組長度大小，但可以通過普通Java對象的元數據信息確定Java對象的大小)。
②實例數據：對象真正存儲的有效信息，也是在程序中所定義的各種類型的字段內容(父類繼承的以及子類中定義的)。
③對齊填充：不是必然存在的，也沒有特殊意義。 - 對象的訪問定位
Java的對象引用(reference)位於棧中，具體對象位於堆中。爲了使用對象，則需要建立引用與對象的關聯，目前關聯方式有：句柄關聯、直接指針關聯
①句柄關聯：引用(位於棧中，存放穩定句柄地址)、句柄(位於堆中，存放不穩定對象地址)、對象(位於堆中，由於GC機制的存在，地址變動頻繁)
②直接指針關聯：定位速度快，節省了一次指針定位的時間開銷，是目前SunHotSpot的對象訪問方式