看到這里，我相信大家對於一個 Java 源文件是如何變成字節碼文件，以及字節碼文件的含義已經非常清楚了。那么接下來就是讓 Java 虛擬機運行字節碼文件，從而得出我們最終想要的結果了。在這個過程中，Java 虛擬機會加載字節碼文件，將其存入 Java 虛擬機的內存空間中，之后進行一系列的初始化動作，最后運行程序得出結果。
那么字節碼數據在 Java 虛擬機內存中是如何存放的 ？Java 虛擬機在為類實例或成員變量分配內存是如何分配的 ？要解答上面這些問題，我們首先需要了解一下 Java 虛擬機的內存結構。
其實 Java 虛擬機的內存結構並不是官方的說法，在《Java 虛擬機規范》中用的是「運行時數據區」這個術語。但很多時候這個名詞並不是很形象，再加上日積月累的習慣，我們都習慣用虛擬機內存結構這個說法了。
根據《Java 虛擬機規范》中的說法，Java 虛擬機的內存結構可以分為公有和私有兩部分。公有指的是所有線程都共享的部分，指的是 Java 堆、方法區、常量池。私有指的是每個線程的私有數據，包括：PC寄存器、Java 虛擬機棧、本地方法棧。
公有部分：Java堆、方法區、常量池
在 Java 虛擬機中，線程共享部分包括 Java 堆、方法區及常量池。
Java 堆指的是從 JVM 划分出來的一塊區域，這塊區域專門用於 Java 實例對象的內存分配，幾乎所有實例對象都在會這里進行內存的分配。之所以說幾乎是因為有特殊情況，有些時候小對象會直接在棧上進行分配，這種現象我們稱之為「棧上分配」。這里並不深入介紹，后續有章節會介紹。
方法區指的是存儲 Java 類字節碼數據的一塊區域，它存儲了每一個類的結構信息，例如運行時常量池、字段和方法數據、構造方法等。可以看到常量池其實是存放在方法區中的，但《Java 虛擬機規范》將常量池和方法區放在同一個等級上，這點我們知曉即可。
方法區在不同版本的虛擬機有不同的表現形式，例如在 1.7 版本的 HotSpot 虛擬機中，方法區被稱為永久代（Permanent Space），而在 JDK 1.8 中則被稱之為 MetaSpace。
說完這幾個部分的大致作用之后，我們來深入說說 Java 堆。
Java 堆根據對象存活時間的不同，Java 堆還被分為年輕代、老年代兩個區域，年輕代還被進一步划分為 Eden 區、From Survivor 0、To Survivor 1 區。如下圖所示。
當有對象需要分配時，一個對象永遠優先被分配在年輕代的 Eden 區，等到 Eden 區域內存不夠時，Java 虛擬機會啟動垃圾回收。此時 Eden 區中沒有被引用的對象的內存就會被回收，而一些存活時間較長的對象則會進入到老年代。在 JVM 中有一個名為 -XX:MaxTenuringThreshold 的參數專門用來設置晉升到老年代所需要經歷的 GC 次數，即在年輕代的對象經過了指定次數的 GC 后，將在下次 GC 時進入老年代。
這里讓我們思考一個問題：為什么 Java 堆要進行這樣一個區域划分呢？
根據我們的經驗，虛擬機中的對象必然有存活時間長的對象，也有存活時間短的對象，這是一個普遍存在的正態分布規律。如果我們將其混在一起，那么因為存活時間短的對象有很多，那么勢必導致較為頻繁的垃圾回收。而垃圾回收時不得不對所有內存都進行掃描，但其實有一部分對象，它們存活時間很長，對他們進行掃描完全是浪費時間。因此為了提高垃圾回收效率，分區就理所當然了。
另外一個值得我們思考的問題是：為什么默認的虛擬機配置，Eden：from ：to = 8:1:1 呢？
其實這是 IBM 公司根據大量統計得出的結果。根據 IBM 公司對對象存活時間的統計，他們發現 80% 的對象存活時間都很短。於是他們將 Eden 區設置為年輕代的 80%，這樣可以減少內存空間的浪費，提高內存空間利用率。
私有部分：PC寄存器、Java 虛擬機棧、本地方法棧
Java 堆以及方法區的數據是共享的，但是有一些部分則是線程私有的。線程私有部分可以分為：PC 寄存器、Java 虛擬機棧、本地方法棧三大部分。
PC 寄存器，顧名思義 Program Counter 寄存器，指的是保存線程當前正在執行的方法。如果這個方法不是 native 方法，那么 PC 寄存器就保存 Java 虛擬機正在執行的字節碼指令地址。如果是 native 方法，那么 PC 寄存器保存的值是 undefined。任意時刻，一條 Java 虛擬機線程只會執行一個方法的代碼，而這個被線程執行的方法稱為該線程的當前方法，其地址被存在 PC 寄存器中。
Java 虛擬機棧，這個棧與線程同時創建，用來存儲棧幀，即存儲局部變量與一些過程結果的地方。棧幀存儲的數據包括：局部變量表、操作數棧。
當 Java 虛擬機使用其他語言（例如 C 語言）來實現指令集解釋器時，也會使用到本地方法棧。如果 Java 虛擬機不支持 natvie 方法，並且自己也不依賴傳統棧的話，可以無需支持本地方法棧。
總結
Java 虛擬機的內存結構是學習虛擬機所必須掌握的地方，其中以 Java 堆的內存模型最為重要，因為線上問題很多時候都是 Java 堆出現問題。因此掌握 Java 堆的划分以及常用參數的調整最為關鍵。
除了上述所說的六大部分之外，其實在 Java 中還有直接內存、棧幀等數據結構。但因為直接內存、棧幀的使用場景還比較少，所以這里並不做介紹，以免讓初學者一時間混淆。
學到這里，一個 Java 文件就加載到內存中了，並且 Java 類信息就會存儲在我們的方法區中。如果創建對象，那么對象數據就會存放在 Java 堆中。如果調用方法，就會用到 PC 寄存器、Java 虛擬機棧、本地方法棧等結構。那么面對如此之多的 Java 類，JVM 是如何決定這些類的加載順序，又是如此控制它們的加載的呢？下一節，我們講講 JVM 的類加載機制。
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JVM系列目錄
- JVM基礎系列開篇：為什么要學虛擬機？
- JVM基礎系列第1講：Java 語言的前世今生
- JVM基礎系列第2講：Java 虛擬機的歷史
- JVM基礎系列第3講：到底什么是虛擬機？
- JVM基礎系列第4講：從源代碼到機器碼，發生了什么？
- JVM基礎系列第5講：字節碼文件結構
- JVM基礎系列第6講：Java虛擬機內存結構
- JVM基礎系列第7講：JVM類加載機制
- JVM基礎系列第8講：JVM 垃圾回收機制
- JVM基礎系列第9講：JVM垃圾回收器
- JVM基礎系列第10講：垃圾回收的幾種類型
- JVM基礎系列第11講：JVM參數之堆棧空間配置
- JVM基礎系列第12講：JVM參數之查看JVM參數
- JVM基礎系列第13講：JVM參數之追蹤類信息
- JVM基礎系列第14講：JVM參數之GC日志配置
- JVM基礎系列第15講：JDK性能監控命令