參考：
周志明 《深入理解Java虛擬機》
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3613043.html
1 JVM內(nèi)存區(qū)域劃分
1. Java程序的執(zhí)行過程
首先，Java源代碼文件(.java后綴)會被Java編譯器編譯為字節(jié)碼文件(.class后綴)，然后由JVM中的類加載器加載各個類的字節(jié)碼文件，加載完畢之后，交由JVM執(zhí)行引擎執(zhí)行。在整個程序執(zhí)行過程中，JVM會用一段空間來存儲程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，這段空間一般被稱作為Runtime Data Area（運行時數(shù)據(jù)區(qū)），也就是我們常說的JVM內(nèi)存。因此，在Java中我們常常說到的內(nèi)存管理就是針對這段空間進行管理（如何分配和回收內(nèi)存空間）。如圖所示：
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2. 運行時數(shù)據(jù)區(qū)的結(jié)構(gòu)
根據(jù)《Java虛擬機規(guī)范》的規(guī)定，運行時數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個部分：程序計數(shù)器(Program Counter Register)、Java棧(VM Stack)、本地方法棧(Native Method Stack)、方法區(qū)(Method Area)、堆(Heap)。
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- 程序計數(shù)器
程序計數(shù)器（Program Counter Register），也有稱作為PC寄存器。想必學(xué)過匯編語言的朋友對程序計數(shù)器這個概念并不陌生，在匯編語言中，程序計數(shù)器是指CPU中的寄存器，它保存的是程序當前執(zhí)行的指令的地址（也可以說保存下一條指令的所在存儲單元的地址），當CPU需要執(zhí)行指令時，需要從程序計數(shù)器中得到當前需要執(zhí)行的指令所在存儲單元的地址，然后根據(jù)得到的地址獲取到指令，在得到指令之后，程序計數(shù)器便自動加1或者根據(jù)轉(zhuǎn)移指針得到下一條指令的地址，如此循環(huán)，直至執(zhí)行完所有的指令。
雖然JVM中的程序計數(shù)器并不像匯編語言中的程序計數(shù)器一樣是物理概念上的CPU寄存器，但是JVM中的程序計數(shù)器的功能跟匯編語言中的程序計數(shù)器的功能在邏輯上是等同的，也就是說是用來指示 執(zhí)行哪條指令的。
由于在JVM中，多線程是通過線程輪流切換來獲得CPU執(zhí)行時間的，因此，在任一具體時刻，一個CPU的內(nèi)核只會執(zhí)行一條線程中的指令，因此，為了能夠使得每個線程都在線程切換后能夠恢復(fù)在切換之前的程序執(zhí)行位置，每個線程都需要有自己獨立的程序計數(shù)器，并且不能互相被干擾，否則就會影響到程序的正常執(zhí)行次序。因此，可以這么說，程序計數(shù)器是每個線程所私有的。
在JVM規(guī)范中規(guī)定，如果線程執(zhí)行的是非native方法，則程序計數(shù)器中保存的是當前需要執(zhí)行的指令的地址；如果線程執(zhí)行的是native方法，則程序計數(shù)器中的值是undefined。
由于程序計數(shù)器中存儲的數(shù)據(jù)所占空間的大小不會隨程序的執(zhí)行而發(fā)生改變，因此，對于程序計數(shù)器是不會發(fā)生內(nèi)存溢出現(xiàn)象(OutOfMemory)的。 - Java 棧
Java棧也稱作虛擬機棧（Java Vitual Machine Stack），也就是我們常常所說的棧，跟C語言的數(shù)據(jù)段中的棧類似。事實上，Java棧是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型。
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局部變量表，顧名思義，想必不用解釋大家應(yīng)該明白它的作用了吧。就是用來存儲方法中的局部變量（包括在方法中聲明的非靜態(tài)變量以及函數(shù)形參）。對于基本數(shù)據(jù)類型的變量，則直接存儲它的值，對于引用類型的變量，則存的是指向?qū)ο蟮囊谩＞植孔兞勘淼拇笮≡诰幾g器就可以確定其大小了，因此在程序執(zhí)行期間局部變量表的大小是不會改變的。
操作數(shù)棧，想必學(xué)過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的棧的朋友想必對表達式求值問題不會陌生，棧最典型的一個應(yīng)用就是用來對表達式求值。想想一個線程執(zhí)行方法的過程中，實際上就是不斷執(zhí)行語句的過程，而歸根到底就是進行計算的過程。因此可以這么說，程序中的所有計算過程都是在借助于操作數(shù)棧來完成的。
指向運行時常量池的引用，因為在方法執(zhí)行的過程中有可能需要用到類中的常量，所以必須要有一個引用指向運行時常量。
方法返回地址，當一個方法執(zhí)行完畢之后，要返回之前調(diào)用它的地方，因此在棧幀中必須保存一個方法返回地址。
由于每個線程正在執(zhí)行的方法可能不同，因此每個線程都會有一個自己的Java棧，互不干擾。 - 本地方法棧
本地方法棧與Java棧的作用和原理非常相似。區(qū)別只不過是Java棧是為執(zhí)行Java方法服務(wù)的，而本地方法棧則是為執(zhí)行本地方法（Native Method）服務(wù)的。在JVM規(guī)范中，并沒有對本地方發(fā)展的具體實現(xiàn)方法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作強制規(guī)定，虛擬機可以自由實現(xiàn)它。在HotSopt虛擬機中直接就把本地方法棧和Java棧合二為一。 - 堆
Java中的堆是用來存儲對象本身的以及數(shù)組（當然，數(shù)組引用是存放在Java棧中的）。只不過和C語言中的不同，在Java中，程序員基本不用去關(guān)心空間釋放的問題，Java的垃圾回收機制會自動進行處理。因此這部分空間也是Java垃圾收集器管理的主要區(qū)域。另外，堆是被所有線程共享的，在JVM中只有一個堆。 - 方法區(qū)
方法區(qū)在JVM中也是一個非常重要的區(qū)域，它與堆一樣，是被線程共享的區(qū)域。在方法區(qū)中，存儲了每個類的信息（包括類的名稱、方法信息、字段信息）、靜態(tài)變量、常量以及編譯器編譯后的代碼等。
在Class文件中除了類的字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用來存儲編譯期間生成的字面量和符號引用。
在方法區(qū)中有一個非常重要的部分就是運行時常量池，它是每一個類或接口的常量池的運行時表示形式，在類和接口被加載到JVM后，對應(yīng)的運行時常量池就被創(chuàng)建出來。當然并非Class文件常量池中的內(nèi)容才能進入運行時常量池，在運行期間也可將新的常量放入運行時常量池中，比如String的intern方法。
在JVM規(guī)范中，沒有強制要求方法區(qū)必須實現(xiàn)垃圾回收。很多人習慣將方法區(qū)稱為“永久代”，是因為HotSpot虛擬機以永久代來實現(xiàn)方法區(qū)，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區(qū)一樣管理這部分區(qū)域，從而不需要專門為這部分設(shè)計垃圾回收機制。不過自從JDK7之后，Hotspot虛擬機便將運行時常量池從永久代移除了。
3.垃圾收集
- 方法區(qū)垃圾收集：收集無用的類和常量。判定一個類已經(jīng)廢棄需要三個條件：
- 該類所有的實例已經(jīng)被回收
- 加載該類的ClassLoader已經(jīng)被回收
- 該類對應(yīng)的Class類對象沒有被引用，沒有代碼通過反射訪問該類的方法。
- 判斷堆中的對象死亡：
- 引用計數(shù)法：通過一個計數(shù)器來記錄對象被引用的次數(shù)，無法解決循環(huán)引用的問題
- 根搜索算法： 選取一些對象作為 GC-Roots， 進行引用搜索，當判定一個對象進行根搜索無法到達的時候，說明該對象已經(jīng)沒有被引用。可作為GC-Roots的對象包括：
a. 虛擬機棧中引用的對象
b. 方法區(qū)中類的靜態(tài)屬性引用的對象
c. 方法區(qū)中常量引用的對象
d. 本地方法棧中引用的對象 - 兩次標記：在根搜索中得到的沒有引用的對象不是立即被標記成可回收對象的，而是先進行一次標記，假如對象覆蓋了finalize() 方法，則放進一個隊列F-Queue中，由一個虛擬機創(chuàng)建的低優(yōu)先級Finalizer執(zhí)行對象的finalize()方法，如果對象的這個方法里成功建立了對自己的引用，則會逃離本次垃圾收集。需要注意的是，每個對象的finalize()方法僅會被執(zhí)行一次，也就是說對象自救一次后再次被標記則無法通過finalize()方法自救。
- 垃圾收集算法
虛擬機采用分代收集的機制。一般是根據(jù)對象的存貨周期分為新生代和老年代。
- 標記-清除算法：顧名思義，先標記后清除。將導(dǎo)致內(nèi)存的碎片化。
- 復(fù)制算法：在新生代區(qū)域大多數(shù)對象都是“朝生暮死”的前提下，將新生代堆分為Eden區(qū)和兩個較小的Survivor區(qū), 每次使用Eden區(qū)和其中一塊Survivor區(qū)，垃圾收集的時候?qū)⒋婊顚ο髲?fù)制到另外一塊Survivor區(qū)中，然后清理掉Eden和使用過的Survivor。
- 標記-整理算法：老年代的對象成活率較高，使用復(fù)制操作的話效率很低。標記整理算法在對對象進行標記之后不是直接清除，而是將存活的對象向一端移動，最后清除掉邊界之外的內(nèi)存。
- 內(nèi)存分配和回收策略
- 對象優(yōu)先在Eden區(qū)分配。當Eden區(qū)沒有足夠空間的時候，系統(tǒng)發(fā)起一次MinorGC（新生代回收）
- 大對象直接分配在老年代。比如長字符串和數(shù)組。-XX:PretenureSizeThreshold參數(shù)可以設(shè)置直接分配進入老年代對象的大小分界線。
- 長期存活的對象將進入老年代。每個對象都有一個age計數(shù)器，如果Eden對象經(jīng)過MinorGC沒有被收集，根據(jù)復(fù)制算法將進入Survivor區(qū)，age為1，此后該對象每次熬過MinorGC，age+=1。當age增加到一定程度（默認15），將會晉升至老年代。該age參數(shù)可以通過 -XX:MaxTenuringThreshold 進行設(shè)置。
- 動態(tài)對象年齡判定：如果Survivor空間中相同年齡的對象大小總和大于了Survivor空間的一半，那么年齡大于或等于該年齡的對象將直接進入老年代。
