JVM内存布局规定了Java在运行过程中内存申请、分配和管理的策略，保证了JVM的高效稳定运行。
结合JVM规范，来探讨一下经典的JVM内存布局，下面的内存布局基于Jdk1.8，JVM是HotSpot
1.Heap（堆区）
Heap是OOM故障主要的发源地，它存储几乎所有的实例对象，堆由垃圾回收器自动回收，堆区各子线程共享。
由图所示，堆区由新生代和老年代组成，而 新生代 = 1个Eden区 + 2个Survivor 区。
绝大部分对象在Eden区生成，当它满了之后，会触发Young GC（也成为Minor GC）。垃圾回收的时候，Eden区实现清除算法（标记-复制算法），没有被引用的对象会被直接回收，而存活下来的对象会被移送到Survivor区。
每次YoungGC的时候，这些存活的对象都会被复制到未被使用的那块空间，然后将正在使用的那块survivor区清空，即交换两块空间的使用状态。
如果YGC移送的对象survivor都放不下了，那么就直接移送到Old区。
每个对象都有一个计数器，用于记录经历YGC的次数，每次YGC都会+1。当达到了一个阈值之后，这个对象就会被移到老年代。这个阈值默认为15，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold参数能够配置。对象分配与简要GC流程图如下：
若不同的JVM实现及不同的回收机制中，堆内存划分的方式是不一样的。
参数：
- -Xms：-X表示JVM的运行参数，ms是memory start，表示初始的堆空间大小，如-Xms128M
- -Xmx：mx是memory max，表示堆空间的最大可用内存。
- 在生产环境中，一般设置此两个参数相同，避免对空间不断扩容和回缩。
- -XX:MaxTenuringThreshold：配置对象YGC时从新生代晋升为老年代的计数器阈值。
- -XX:HeapDumpOnOutOfMemoryError：遇到OOM时能够输出堆内信息
2.Metaspace（元空间）
在jdk8中，元空间的前身Perm区已经被淘汰。在jdk7及之前的版本中，只有Hotspot才有Perm区，它启动时固定大小，很难调优，如果动态加载类过多，容易产生Perm区的OOM。
Metaspace在本地内存中分配。jdk8中，Perm区中的所有内容中字符串常量移到了堆内存，其他内容包括类元信息、字段、方法、常量等移到元空间。
其中，图中的CodeCache也是存在于元空间的
各线程共享metaspace。
3.JVM Stack（虚拟机栈）
JVM是基于栈结构的运行环境。JVM的虚拟机栈是描述Java方法执行的内存区域，它是线程私有的，每个线程都有自己独立的栈帧。
每个方法从开始调用到执行结束，就是栈帧从入栈到出栈的过程。在活动线程中，只有栈顶的帧才是有效的，成为当前栈帧。栈帧是方法运行的基本结构。
操作栈的压栈与出栈如下图所示：
虚拟机栈通过压栈和出栈的方式，堆每个方法对应的活动栈帧进行运算处理，方法正常执行结束会跳到另一个栈帧，如果出现异常，会进行异常回溯，返回地址通过异常处理表确定。
栈帧在整个JVM体系的地位颇高，包括局部变量表、操作栈、动态链接、方法返回地址等。
（1）局部变量表
存放方法参数和局部变量的区域。局部变量没有准备阶段，必须显式初始化。如果是非静态方法，在局部变量表位置第一个位置index[0]上存放的是方法所属对象的实例引用，也就是this。随后存储的是参数和局部变量。
字节码指令STORE就是将操作栈中计算完成的局部变量写回局部变量表中。
（2）操作栈
JVM执行引擎是基于栈的执行引擎，其中的栈就是指操作栈。它的初始状态为空的桶式栈结构。栈的深度可以在方法元信息的stack属性中看到。
下面通过简单的代码说明操作栈与局部变量表的交互：
public int inc() { int x = 13; int y = 14; int z = x + y; return z; }
字节码：
public int inc(); descriptor: ()I flags: ACC_PUBLIC Code: stack=2, locals=4, args_size=1 // 最大栈深度为2，局部变量表4个，参数个数1(这里指的是index[0]中的this) 0: bipush 13 // 常量压入栈 2: istore_1 // 保存到局部变量表的slot_1 3: bipush 14 // 常量压入栈 5: istore_2 // 保存到局部变量表的slot_2 6: iload_1 // 把slot_1压入栈 7: iload_2 // 把slot_2压入栈 8: iadd // 把两个上方两个数取出来，在cpu加一下，并压栈 9: istore_3 // 结果保存到局部变量表的slot_3 10: iload_3 // slot_3压入栈 11: ireturn // 返回 LineNumberTable: line 25: 0 line 26: 3 line 27: 6 line 28: 10 LocalVariableTable: Start Length Slot Name Signature 0 12 0 this Lchapter5/TestClass; 3 9 1 x I 6 6 2 y I 10 2 3 z I
局部变量表就像一个中药柜，里面有很多抽屉，依次编号为0，1，2，。。，n，字节码istore_1就是打开1号抽屉，把13放进去。
栈是一个很深的竖桶，每次只能对桶口的元素操作。像上面的字节码，每次要对变量进行操作，都要先从常量池或者变量表把数据压入栈，有些指令是可以直接在变量表操作的，不需要压入栈，比如iinc指令。
这里就给出了i++和++i在字节码层面上的解释：
| a=i++ |
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0:iload_1 // 从1号抽屉取编号为1的变量（局部变量表），压入栈顶 1:iinc 1,1 // 对局部变量表（抽屉）中编号为1的变量，自增1 4:istore_2 // 把栈顶元素保存到局部变量表的slot_2(2号抽屉)，此时，a是i为自增前的值 |
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a=++i |
|
0：iinc 1,1 // 对局部变量表slot_1自增1 3：iload_1 // 把slot_1压栈 4：istore_2 // 栈顶元素保存到slot_2 |
（3）动态链接
每个栈帧中包含一个在常量池中对当前方法的引用，目的是支持方法调用过程的动态链接。
（4）方法返回地址
方法执行退出有两种情况：第一，正常退出RETURN、IRETURN、ARETURN等。第二，异常退出。
无论哪种退出，都将会返回至方法当前被调用的位置。方法退出相当于弹出当前栈帧，退出可能有三种形式：
- 返回值压入上层调用栈帧
- 异常信息抛给能处理的栈帧
- PC计数器指向方法调用后的下一条指令
4.Native Method Stacks（本地方法栈）
它是线程私有的。线程开始调用本地方法时，会进入不受JVM约束的世界，本地方法可以通过JNI（Java Native Interface）访问虚拟机运行时的数据区。
当大量本地方法出现时，会削弱JVM的控制力，而且，它的出错信息比较黑盒，难以发现和调试。
5.Program Counter Register（程序计数器）
Register命名来源于CPU寄存器，CPU只有把数据装载到寄存器才可以运行，寄存器存储指令相关的现场信息，由于CPU时间片轮限制，众多线程在并发执行过程中，任一个确定时刻，一个处理器或多核处理器中的一个内核只能执行某个线程的指令，这样必然导致经常中断和恢复。
因此，每个线程创建后，都会有自己的程序计数器和栈帧，PC用于存放执行指令的偏移量和行号指示器等，线程执行和恢复都需要依赖PC。此区域不会发生内存溢出。
从线程共享的角度来看，堆内存（OutofMemoryError:Java heap space）和元空间(OutofMemoryError:Metaspace)是线程线程共享的，而PC、本地方法栈（StackOverflowError）、虚拟机栈（StackOverflowError）是线程私有的。