通过前一节的内容我们了解了，我们的Java程序都是运行在JVM上面的，那么JVM具体内部是怎样划分的呢？我们来具体了解一下
JVM内存区域可以被划分为这样几个核心部分：运行时数据区、直接内存、执行引擎、本地库接口和垃圾回收系统
- 运行时数据区：是内存的核心部分，堆、方法区、虚拟机栈等等都在这个区域内，真正存储数据的地方
- 直接内存：用于NIO的直接缓冲区分配，绕过JVM堆，用作大文件IO、图像处理等
- 执行引擎：执行字节码指令，将Java代码转换为机器指令，主要包括解释器、即时编译器（JIT）、垃圾回收器、本地方法接口等
- 本地库接口：提供Java代码调用本地方法（C、C++）的能力
- 垃圾回收系统：用于回收堆内存中不再使用的对象，常见垃圾收集器包括CMS、Serial、G1等等
现在我们对这几个核心区域有了一定了解，接下来我们着重介绍一下运行时数据区和垃圾回收系统这两部分
一、运行时数据区
运行时数据区（Runtime Data Areas）分为五个核心部分：堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器
1.1 堆
堆是JVM管理的最大一块内存区域，用于存储所有对象实例和数组。它是垃圾回收的主要区域，所有线程共享堆内存
1.1.1 堆的内存结构
堆采用分代设计，主要分为年轻代和老年代
年轻代 ：
Eden区（伊甸园区）：新创建的对象首先分配在Eden区
Survivor0区（From区）：存放第一次Minor GC后存活的对象
Survivor1区（To区）：存放第二次Minor GC后存活的对象
老年代
存放长期存活的对象，包括：
经历过多次Minor GC仍然存活的对象（默认年龄阈值15次）
大对象直接进入老年代（避免在年轻代频繁复制）
年轻代空间不足时，部分对象会提前晋升到老年代
1.1.2 对象在堆中的内存布局
总结起来包括三部分：
- 对象头：包括标记字段（存储哈希码、GC分代年龄、锁状态等）和类型指针（指向方法区中的类元数据）
- 实例数据：存储对象的字段值
- 对齐填充：保证对象的大小是8字节的倍数
1.1.3 堆的内存分配策略
指针碰撞（Bump the Pointer）：内存规整时，通过移动指针分配内存
空闲列表（Free List）：内存不规整时，维护空闲内存列表
TLAB（Thread Local Allocation Buffer）：每个线程预先分配一小块内存，减少竞争
1.2 方法区
方法区存储被JVM加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
1.2.1 方法区存储的具体内容
- 类型信息：类的全限定名；类的直接父类的全限定名；类的修饰符（public、abstract、final等）；类实现的接口列表
- 运行时常量池：字面量（字符串、final常量值等）；符号引用（类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符）
- 字段信息：字段名称；字段类型；字段修饰符
- 方法信息：方法名称；方法返回类型；方法参数数量和类型；方法修饰符；方法字节码、操作数栈、局部变量表大小；异常表
- 类变量（静态变量）：JDK7及以前在方法区，JDK8+在堆中（但概念上仍属于类信息）
- 指向类加载器的引用
- 指向Class对象的引用
- 方法表（虚方法表）：提高虚方法调用的效率
1.2.2 JDK版本演变
- JDK 1.6及以前：
- 方法区实现为永久代（PermGen）
- 字符串常量池在永久代
- 容易发生PermGen Space OOM
- JDK 1.7：
- 字符串常量池移到堆中
- 静态变量移到堆中
- JDK 1.8+：
- 永久代被移除，改为元空间（Metaspace）
- 元空间使用本地内存，不再受JVM堆大小限制
- 字符串常量池在堆中，类元数据在元空间
1.2.3 元空间特性
- 内存位置：使用本地内存
- 自动扩展：默认情况下，元空间可动态扩展，直到耗尽系统内存
- 压缩：支持类指针压缩，节省内存
1.3 虚拟机栈
虚拟机栈是线程私有的，生命周期与线程相同。每个方法在执行时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
栈帧结构大体长这样
1.3.1 方法调用/返回时的栈帧变化
方法调用时：
- 为被调用方法创建新的栈帧
- 将参数值复制到新栈帧的局部变量表
- 将返回地址压入调用者栈帧的操作数栈
- 程序计数器跳转到被调用方法的字节码起始位置
方法返回时：
- 将返回值压入调用者栈帧的操作数栈（如果有返回值）
- 弹出当前栈帧
- 程序计数器跳转到返回地址
1.3.2 栈溢出问题
StackOverflowError：线程请求的栈深度超过JVM允许的最大深度
常见原因：无限递归、递归深度过大
相关JVM参数：-Xss设置每个线程栈大小
1.4 程序计数器
程序计数器是线程私有的小块内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器
它起到一个类似书签的作用，告诉程序现在执行到了哪里，接下来要执行哪里
每个线程都有自己的程序计数器，它是唯一不会发生OOM（OutOfMemoryError）的内存区域
1.5 本地方法栈
本地方法栈为JVM调用native方法服务，为Native方法的执行提供栈空间、为C/C++等本地代码提供函数调用栈、支持JNI调用等等
以上五个部分可以分为两大类别：线程共享区域和线程私有区域
其中堆和方法区是线程共享区域（所有线程共同访问），程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈是程序私有区域（每个线程独立拥有）
讲到这里，我们就不得不提到有关内存划分非常重要的一个问题：JVM调优
鉴于JVM调优又是一个比较大的话题，为了保证整篇文章内容的一致性，这里先打个TODO，下一篇再来介绍