Java語言的一個非常重要的特點就是與平臺的無關性。而使用Java虛擬機（JVM）是實現這一特點的關鍵。JVM是一種用於計算設備的規範，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現的。之前市場上主要有三種主流的JVM，
- Sun公司的HotSpot
- BEA公司的JRockit
- IBM公司的J9 JVM
後來Sun公司和BEA公司都被oracle收購，並且oracle採用Sun公司的HotSpot和BEA公司的JRockit兩個JVM中精華退出了 jdk1.8 的JVM。
下圖是JVM的結構，非常重要，尤其是運行時區域。
運行時數據區
1、堆
JVM中最大的一塊，主要用來存放對象實例和數組，幾乎所有的對象實例都在這裡分配內存。線程共享，內部會劃分出多個線程私有的分配緩衝區(TLAB)。可以位於物理上不連續的空間，但是邏輯上要連續。
2、虛擬機棧
每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀(Stack Frame）用於存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。線程私有，生命週期和線程一致。
3、方法區（非堆）
屬於共享內存區域，存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。
4、本地方法棧
本地方法棧（Native MethodStacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧為虛擬機執行Java 方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機使用到的Native 方法服務。
5、程序計數器
程序計數器（Program CounterRegister）是一塊較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。此內存區域是唯一一個在Java 虛擬機規範中沒有規定任何 OutOfMemoryError 情況的區域。
6、直接內存
直接內存（Direct Memory）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，但是這部分內存也被頻繁地使用，而且也可能導致OutOfMemoryError 異常出現。在JDK 1.4 中新加入了NIO（New Input/Output）類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數庫直接分配堆外內存，然後通過一個存儲在Java堆裡面的DirectByteBuffer 對象作為這塊內存的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了在Java 堆和Native 堆中來回複製數據。
堆的分代收集
JVM有多種垃圾回收算法，其中目前在用最經典的就是分代收集算法，這裡優先記錄下。
- 永久代（Perm）：主要保存class，method，field等對象，該空間大小，取決於系統啟動加載類的數量，一般該區域內存溢出均是啟動時溢出。java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
- 老年代（Old）：一般是經過多次垃圾回收（GC）沒有被回收掉的對象。
- 新生代（Eden）：新創建的對象。
- 新生代（Survivor0）：經過垃圾回收（GC）後，沒有被回收掉的對象。
- 新生代（Survivor1）：同Survivor0相同，大小空間也相同，同一時刻Survivor0和Survivor1只有一個在用，一個為空。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，按照分代收集算法的劃分，堆內存空間可以繼續細分為年輕代，老年代。年輕代又可以劃分為較大的Eden區，兩個同等大小的From Survivor,To Survivor區。默認的Eden區和Survivor區的大小比例為8:1:1。在為新創建的對象分配內存的時候先將對象分配到Eden區和From Survivor區，在立即回收時，會將Eden區和Survivor區還存活的對象複製到To Survivor區中，如果To Survivor區的大小不能容納存活的對象，會把存活的對象分配到老年區。總體來說，新創建的小對象會放在年輕代，年輕代的對象大多在下一次垃圾回收時被回收，老年代存儲大的對象和存活時間長的對象。
附錄：相關概念
1、基本類型和引用類型
JVM中，數據類型可以分為兩類：基本類型和引用類型。基本類型的變量保存原始值，即：他代表的值就是數值本身；而引用類型的變量保存引用值。“引用值”代表了某個對象的引用，而不是對象本身，對象本身存放在這個引用值所表示的地址的位置。
2、堆和棧
棧是運行時的單位，而堆是存儲的單位。在Java中一個線程就會相應有一個線程棧與之對應，這點很容易理解，因為不同的線程執行邏輯有所不同，因此需要一個獨立的線程棧。而堆則是所有線程共享的。棧因為是運行單位，因此裡面存儲的信息都是跟當前線程（或程序）相關信息的。包括局部變量、程序運行狀態、方法返回值等等；而堆只負責存儲對象信息。
棧代表了處理邏輯，而堆代表了數據。
堆中存的是對象，棧中存的是基本數據類型和堆中對象的引用。
在Java中，Main函數就是棧的起始點，也是程序的起始點。
3、引用類型
對象引用類型分：強引用、軟引用、弱引用和虛引用。
強引用：不會被回收。就是我們一般聲明對象是時虛擬機生成的引用，強引用環境下，垃圾回收時需要嚴格判斷當前對象是否被強引用，如果被強引用，則不會被垃圾回收。
軟引用：內存充足，則不回收；不足則回收。軟引用一般被做為緩存來使用。與強引用的區別是，軟引用在垃圾回收時，虛擬機會根據當前系統的剩餘內存來決定是否對軟引用進行回收。如果剩餘內存比較緊張，則虛擬機會回收軟引用所引用的空間；如果剩餘內存相對富裕，則不會進行回收。換句話說，虛擬機在發生OutOfMemory時，肯定是沒有軟引用存在的。
弱引用：會被回收。弱引用與軟引用類似，都是作為緩存來使用。但與軟引用不同，弱引用在進行垃圾回收時，是一定會被回收掉的，因此其生命週期只存在於一個垃圾回收週期內。
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