2020年初，得知周志明老师出了深入理解java虚拟机第三版，之前一直听说这个系列的书籍是java中的圣经，所以买了本进行了研读，这里将重要知识点整理一下，再配合写一些自己的理解，以便以后的一个复习。
出入：深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践（第3版）
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。
程序计数器（Program Counter Register），占用内存小，字节码的行号指示器（虚拟机字节码指令地址）。 程序控制流的指示器，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。 线程私有。 同一时刻同一处理器，只会处理一条线程，线程切换通过程序计数器可恢复到正确的位置。 执行本地方法（jdk封装的调用底层的方法），计数值为空。
Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack），线程私有，生命周期与线程相同。 拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，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知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。 数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（Slot）来表示，其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型只占用一个。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，这个方法需要在栈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（变量槽数量）。一个变量槽大小由虚拟机自行决定。 这个内存区域规定了两类异常状况： 1、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； 2、如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别只是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。 Hot-Spot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。 也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。
Java堆（Java Heap）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。垃圾回收的主要区域。 从分配内存的角度看，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB），以提升对象分配时的效率。Java堆细分的目的只是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。 如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。
方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分。但是它却有一个别名叫作“非堆”（Non-Heap），目的是与Java堆区分开来。 在JDK1.7以前HotSpot虚拟机使用永久代来实现方法区。 JDK 7的HotSpot，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出。 JDK 8，终于完全废弃了永久代的概念，在本地内存中实现的元空间（Meta-space）来代替。 理解：元空间相当于方法区。逻辑上属于堆，物理上不属于。
这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，一般来说这个区域的回收效果比较难令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收有时又确实是必要的。如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）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，还有一项信息是常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，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。 在Class文件结构中，最头的4个字节用于存储Megic Number，用于确定一个文件是否能被JVM接受，再接着4个字节用于存储版本号，前2个字节存储次版本号，后2个存储主版本号，再接着是用于存放常量的常量池，由于常量的数量是不固定的，所以常量池的入口放置一个U2类型的数据(constant_pool_count)存储常量池容量计数值。 常量池主要用于存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：类和接口的全限定名、字段名称和描述符、方法名称和描述符。
直接内存（Direct Memory）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，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。 在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。 会受到本机总内存（包括物理内存、SWAP分区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制。会出现OutOfMemoryError异常。
