Java虚拟机内存结构
1、内存结构图：
程序计数器：当前线程所执行的字节码行号指示器；分支、循环、跳转等控制；当执行的是java方法时是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；当执行的是Native(JNI)方法时该指针为空；没有（out of memory error）OMM
栈：生命周期与线程相同，每个方法执行时都会创建一个栈帧（stack frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；每个方法从调用到执行成的过程对应栈帧在栈中入栈到出栈的过程；栈深过大：StackOverFlowError；内存不足：OOM
本地方法栈：Native method stack，跟栈一样，栈服务于java方法，本地方法栈服务于native 方法（JNI），部分虚拟机是合并的。
堆：所以线程共享，存放对象实例，垃圾回收的主要区域，物理内存上可以不连续，会有OOM问题
方法区：线程共享，用于存储已经被虚拟机加载的类信息，常量、静态变量等。类的加载、卸载、常量池回收均发生在此，内存不足会有OOM ; 运行时常量池：方法区一部分，存放编译时期生成的各种字面量和符号引用，具有动态特性，内存不足也会OOM
直接内存：与JVM定义内存区域无关，不归JVM管理，内存不足也会OOM，native库直接分配的堆外内存；不会回收。例如Netty缓冲区，不需要回收，可以反复用
Ps：方法区在1.8称为元空间
永久带替换为元空间的原因：
1、Java7及以前版本的Hotspot中方法区位于永久代中。同时，永久代和堆是相互隔离的，但它们使用的物理内存是连续的。永久代的垃圾收集是和老年代捆绑在一起的，因此无论谁满了，都会触发永久代和老年代的垃圾收集。
2、元空间存在于本地内存，意味着只要本地内存足够，它不会出现像永久代中“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”这种错误。看上图中的方法区，是不是“膨胀”了。默认情况下元空间是可以无限使用本地内存的，但为了不让它如此膨胀，JVM同样提供了参数来限制它使用的使用。
-XX:MetaspaceSize，class metadata的初始空间配额，以bytes为单位，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当的降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize（如果设置了的话），适当的提高该值。
-XX：MaxMetaspaceSize，可以为metadata分配的最大空间，默认是没有限制的。
-XX：MinMetaspaceFreeRatio,在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比。
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio,在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比。
3、思考一下，为什么使用元空间替换永久代？
表面上看是为了避免OOM异常。因为通常使用PermSize和MaxPermSize设置永久代的大小就决定了永久代的上限，但是不是总能知道应该设置为多大合适, 如果使用默认值很容易遇到OOM错误。当使用元空间时，可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize控制, 而由系统的实际可用空间来控制。
更深层的原因还是要合并HotSpot和JRockit的代码，JRockit从来没有所谓的永久代，也不需要开发运维人员设置永久代的大小，但是运行良好。同时也不用担心运行性能问题了,在覆盖到的测试中, 程序启动和运行速度降低不超过1%，但是这点性能损失换来了更大的安全保障。
2、JOL对象的内存布局：
Java Object Layout 对象的内存布局：即对象在内存中如何分布的
数组对象：markword(8)+classPointer(4)+数组长度(4)+实例数据+对齐
Ps：压缩指针和压缩普通对象指针：
使用java -XX:+PrintCommandLineFlags -version命令可以看到包含以下信息：
显示：-XX:+UseCompressedClassPointers -XX:+UseCompressedOops，
其中-XX:+UseCompressedClassPointers是使用压缩类指针，原先是8字节，由于8字节=8x8=64位，2^64位寻址空间太大，因此没必要使用8字节，因此使用了压缩成4字节的压缩指针，4字节的寻址能力：4*8=32位，2^32=4G(2^10=1024=1KB 2^20=1M 2^30=1G) 又由于JVM是8字节一寻址，也就是每8字节作为一个单位，因此实际寻址能力4G*8=32G，ZGC号称最大能够使用4T的内存，ZGC使用8字节作为ClassPointer 其中有42位为类指针，4位为颜色指针，剩余的不知道，2^42=4T。
其中-XX:+UseCompressedOops是表示使用压缩对象指针进行寻址，两个指令应该是一对的。
关闭压缩指针-XX:-UseCompressedClassPointers -XX:-UseCompressedOops指令。使用-即可。
3、对象的创建：
（参考：Java类加载机制和对象创建过程）
虚拟机见到new指令，检查类是否被加载、解析、初始化等。
4、为新对象分配内存的方式：
内存规整：直接移动指针到未被使用的区域（指针碰撞），需要带压缩的GC：Serial、ParNew等带compact的垃圾回收器
内存不规整：空闲列表维护可用空间，例如：CMS等基于mark-sweep的垃圾回收器
5、内存分配的线程安全：
CAS保证，每个线程在jvm预先分配了内存，称为本地线程分配缓冲区TLAB，并同步锁定。
6、TLAB（Thread Local Allocation Buffer）：
TLAB（Thread Local Allocation Buffer）线程本地分配缓冲区；JVM分配对象是优先分配到线程栈上，栈上分配不了的（如对象较大）则直接分配在Old区；如果对象不大，优先分配在栈上的TLAB上；TLAB是在Eden区的专门的内存空间，为了防止在Eden区分配空间的多线程竞争资源，JVM为每个线程在Eden区上分配的专属内存空间即TLAB。
7、堆内存逻辑分区：
8、对象的访问定位：
栈上的reference数据操作具体堆上的对象有句柄和直接指针两种方式；
句柄方式：jvm堆上划分内存来作为句柄池，引用时引用存储对象的句柄地址，句柄中包含对象实例数据和类型数据的各自具体地址信息；优点：引用不用修改，比较稳定，对象移动如垃圾回收只要改变句柄值即可；
直接指针：引用直接引用对象地址，对象中包含类型数据指针，指向方法区class；特点：速度快
9、对象的创建过程：
new 指令，开辟空间（申请、初始化），这里的初始化是半初始化，还是默认值，例如对象中有变量 int i=8; 此时初始化后i=0 即默认值，所以称为半初始化
invokespecial ,构造方法，赋值（真正的初始化，i=8）
astore, 对象建立关联，栈空间与堆空间建立关联
初次访问对象
其中2、3两部会发生指令重排
