一、jvm內存模型
JVM 內存模型主要分為堆、程序計數器、方法區、虛擬機棧和本地方法棧
1、堆
1.1、堆是 JVM 內存中最大的一塊內存空間。
1.2、該內存被所有線程共享，幾乎所有對象和數組都被分配到了堆內存中。
1.3、堆被划分為新生代和老年代，新生代又被進一步划分為 Eden 和 Survivor 區，最后 Survivor 由 From Survivor 和 To Survivor 組成。
2、程序計數器（Program Counter Register）
程序計數器是一塊很小的內存空間，用來記錄下一條運行的指令（實際是記錄各個線程執行的字節碼的地址，由於 Java 是多線程語言，當執行的線程數量超過 CPU 核數時，線程之間會根據時間片輪詢爭奪 CPU 資源。如果一個線程的時間片用完了，或者是其它原因導致這個線程的 CPU 資源被提前搶奪，那么這個退出的線程就需要單獨的一個程序計數器，來記錄下一條運行的指令。），例如，分支、循環、跳轉、異常、線程恢復等都依賴於計數器。
3、方法區（Method Area）
3.1、方法區!=永久代，根據虛擬機類型而定；HotSpot 虛擬機使用永久代來實現方法區，但在其它虛擬機中，例如，Oracle 的 JRockit、IBM 的 J9 就不存在永久代一說。
3.2、方法區主要是用來存放已被虛擬機加載的類相關信息，包括類信息（類的版本、字段、方法、接口和父類等信息）、運行時常量池、字符串常量。
ps1：JVM 在執行某個類的時候，必須經過加載、連接、初始化，而連接又包括驗證、准備、解析三個階段。在加載類的時候，JVM 會先加載 class 文件，而在 class 文件中除了有類的版本、字段、方法和接口等描述信息外，還有一項信息是常量池 (Constant Pool Table)，用於存放編譯期間生成的各種字面量和符號引用（）。
ps2：字面量包括字符串（String a=“b”）、基本類型的常量（final 修飾的變量）。
ps3：符號引用則包括類和方法的全限定名（例如 String 這個類，它的全限定名就是 Java/lang/String）、變量的名稱和描述符以及方法的名稱和描述符。
ps4：當類加載到內存中后，JVM 就會將 class 文件常量池中的內容存放到運行時的常量池中。
ps5：在解析階段，JVM 會把符號引用替換為直接引用（對象的索引值）。
3.3、方法區與堆空間類似，也是一個共享內存區，所以方法區是線程共享的。
3.2、在 Java6 版本中，永久代在非堆內存區；到了 Java7 版本，永久代的靜態變量和運行時常量池被合並到了堆中；而到了 Java8，永久代被元空間取代了，並且元空間的存儲位置是本地內存，永久代的靜態變量（class static variables）以及運行時常量池（runtime constant pool）則跟 Java7 一樣，轉移到了堆中。如下圖：
ps1：java8用直接內存元空間替代永久代的好處
1-1、移除永久代是為了融合 HotSpot JVM 與 JRockit VM 而做出的努力，因為 JRockit 沒有永久代，所以不需要配置永久代。
1-2、永久代內存經常不夠用或發生內存溢出，爆出異常 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen。這是因為在 JDK1.7 版本中，指定的 PermGen 區大小為 8M，由於 PermGen 中類的元數據信息在每次 FullGC 的時候都可能被收集，回收率都偏低，成績很難令人滿意；還有，為 PermGen 分配多大的空間很難確定，PermSize 的大小依賴於很多因素，比如，JVM 加載的 class 總數、常量池的大小和方法的大小等。
4、虛擬機棧（VM stack）
4.1、Java 虛擬機棧是線程私有的內存空間，它和 Java 線程一起創建。
4.2、用來保存方法的局部變量、操作數棧、動態鏈接方法和返回地址等信息，並參與方法的調用和返回。每一個方法的調用都伴隨着棧幀的入棧操作，方法的返回則是棧幀的出棧操作。
5、本地方法棧（Native Method Stack）
5.1、本地方法棧跟 Java 虛擬機棧的功能類似，Java 虛擬機棧用於管理 Java 函數的調用，而本地方法棧則用於管理本地方法的調用。
5.2、本地方法並不是用 Java 實現的，而是由 C 語言實現的。
二、java類從編譯到加載到執行的過程
1、編譯
通過jdk自帶的javac工具完成
2、類加載
2.1、當一個類被創建實例或者被其它對象引用時，虛擬機在沒有加載過該類的情況下，會通過類加載器將字節碼文件加載到內存中。
2.2、不同的實現類由不同的類加載器加載，JDK 中的本地方法類一般由根加載器（Bootstrp loader）加載進來，JDK 中內部實現的擴展類一般由擴展加載器（ExtClassLoader ）實現加載，而程序中的類文件則由系統加載器（AppClassLoader ）實現加載。
2.3、在類加載后，class 類文件中的常量池信息以及其它數據會被保存到 JVM 內存的方法區中。
3、類連接
類在加載進來之后，會進行連接、初始化，最后才會被使用。在連接過程中，又包括驗證、准備和解析三個部分。
3.1、驗證
驗證類符合 Java 規范和 JVM 規范，在保證符合規范的前提下，避免危害虛擬機安全。
3.2、准備
為類的靜態變量分配內存，初始化為系統的初始值。對於 final static 修飾的變量，直接賦值為用戶的定義值。例如，private final static int value=123，會在准備階段分配內存，並初始化值為 123，而如果是 private static int value=123，這個階段 value 的值仍然為 0。
3.3、解析
將符號引用轉為直接引用的過程。我們知道，在編譯時，Java 類並不知道所引用的類的實際地址，因此只能使用符號引用來代替。類結構文件的常量池中存儲了符號引用，包括類和接口的全限定名、類引用、方法引用以及成員變量引用等。如果要使用這些類和方法，就需要把它們轉化為 JVM 可以直接獲取的內存地址或指針，即直接引用。
3.4、類初始化
編譯器會在將 .java 文件編譯成 .class 文件時，收集所有類初始化代碼，包括靜態變量賦值語句、靜態代碼塊、靜態方法，收集在一起成為 <clinit>() 方法。在這個階段中，JVM 首先將執行構造器 <clinit> 方法
初始化類的靜態變量和靜態代碼塊為用戶自定義的值，初始化的順序和 Java 源碼從上到下的順序一致。例如：
private static int i=1；
static{
i=0;
}
public static void main(String [] args){
System.out.println(i);
}
運行結果為：0
子類初始化時會首先調用父類的 <clinit>() 方法，再執行子類的 <clinit>() 方法，運行以下代碼：public class Parent{
public static String parentStr= "parent static string"; static{ System.out.println("parent static fields"); System.out.println(parentStr); } public Parent(){ System.out.println("parent instance initialization"); } } public class Sub extends Parent{ public static String subStr= "sub static string"; static{ System.out.println("sub static fields"); System.out.println(subStr); } public Sub(){ System.out.println("sub instance initialization"); } public static void main(String[] args){ System.out.println("sub main"); new Sub(); } }
運行結果為：
parent static fields
parent static string
sub static fields
sub static string
sub main
parent instance initialization
sub instance initialization
JVM 會保證 <clinit>() 方法的線程安全，保證同一時間只有一個線程執行。
JVM 在初始化執行代碼時，如果實例化一個新對象，會調用 <init> 方法對實例變量進行初始化，並執行對應的構造方法內的代碼。
類初始化完后就可以正式使用了，比如創建對象等。
4、運行時編譯
見：https://www.cnblogs.com/jetqiu/p/11669168.html
三、jvm內存分配過程
1、JVM 根據配置配置或默認參數向操作系統申請內存空間
2、JVM 獲得內存空間后，會根據配置參數分配堆、棧以及方法區的內存大小
3、class 文件加載、驗證、准備以及解析，其中准備階段會為類的靜態變量分配內存，初始化為系統的初始值
4、使用過程中內存分配