一、运行时数据区域

1.程序计数器（Program Counter Register）

当前线程所执行的字节码的行号指示器。

    为了线程切换后可以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，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
    如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是一个本地（Native）方法，这个计数器值则为空（Undefined）。

2.Java虚拟机栈

虚拟机栈描述的是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。

    与程序计数器一样，虚拟机栈也是线程私有的，它的生名周期与线程相同。

3.本地方法栈

与虚拟机栈的作用相似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）提供服务，本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

HotSpot虚拟机将虚拟机栈和本地方法栈合二为一了。

4.Java堆

Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。是被所有线程共享的一块内存区域，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。

5.方法区

与Java堆一样，方法区也是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。

     在方法区中可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾手机行为在这个区域的确是比较少见的，但是并非数据进了方法区就永久存在，这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和类型的卸载。

二、HotSpot虚拟机对象探秘

1、对象的创建

当虚拟机遇到一条字节码new指令时，会发生对象的创建。
对象的创建过程分三步：

• 首先检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个符号的引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过，如果没有，那么必须先执行相应的类加载过程。
• 类加载检查通过后，虚拟机将为对象分配内存。
• 分配内存后，虚拟机对对象进行一些必要的设置： 比如这个对象是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息，这些信息存放在对象的对象头中。

2.对象的内存布局

对象在堆内存中的存储布局可以划分为三个部分：

• 对象头（Header）
• 实例数据（Instance Data）
• 对象填充（Padding）

（1）对象头
    HotsPot虚拟机的对象头部分包括两类信息。
    第一类是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。
    另一部分是类型指针，即对象指向它的类型元数据的指针，Java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例。

（2）实例数据
    这部分存放的是我们在程序代码中定义的各种类型的字段内容，无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的字段都必须记录起来。

（3）对齐补充
    这不是必然存在的，也没有什么特别的含义，它仅仅起到占位符的作用。
    由于HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说就是任何对象的大小都必须是8字节的整数倍。而对象头已经被设计好了，因此如果实例数据部分没有对齐的话，就需要通过对齐填充来补全。

3.对象的访问定位

    引用（reference）如何访问、定位到对象的位置。

    主流的访问方式有两种：

• 句柄

  • 使用句柄时，Java堆中会分出一块内存作为句柄池，reference中存储的是对象的句柄地址，而句柄池中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息。

• 直接指针

  • 使用直接指针时，Java堆中对象的内存布局就需要考虑如何放置访问类型数据相关信息。

    reference中存储的就是对象的地址，如果只是访问对象本身的话，就不需要多一次间接访问的开销。

HotSpot虚拟机主要采用的是直接指针的方式。

这两种方式各有优劣：

句柄方式的最大好处就是reference中存储的是稳定句柄地址，当对象在堆中被移动时只会改变句柄中的示例数据指针，而reference本身不需要修改。

直接指针的最大好处速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。