JVM 是 字节码的运行环境，负责装载class到JVM内部，解释编译为对应平台的机器码指令进行执行，对于JVM设计有权威的定义规范，了解 JVM 类加载各部的主要功能 和 运行时数据区域组成 很有意义。

        磁盘上有一个.java文件，通过编译器的javac 命令又变成了一个平台无关的.class 文件，相信大家都看过，其本质就是一个本地机器码变成字节码的过程。当变成.class File之后的Java技术体系，就即将展开一个关于JVM运行的新世界了。

        首先，就要聊到JVM的类加载机制了。

1. 加载loading过程：将类的文件，网络等其他方式生成的字节流 注入JVM内存中，同时将Klass 类模板信息 放到方法区中，并创建一个指向 该Klass 的 java.lang.Class对象放到堆中。
2. 链接Linking：
   1.  Verification 校验阶段 : 校验当前由class文件变成的字节流是否正确的符合规范，一般有格式验证(这一步是配合加载阶段完成的)、语义验证、符号引用验证等 。
   2. Preparation 准备阶段： 为属于类域的静态变量分配存储空间并赋一个初始零值 。基本类型设置对应初始值，引用类型设置null，基本类型常量跟字符串字面量(final static修饰)设置为具体的值。
   3. Resolution 解析阶段：把类中的符号引用转换为直接引用，如果不理解符号引用跟直接引用可以参考知乎文章
3. Initialization 初始化，调用类构造< clinit >()方法，对类变量及静态代码块进行赋值。

program counter register 程序计数器寄存器

        内存较小，它是当前线程所执行的class文件上的字节码byte code 行号的指示器。在JVM设计的概念模型，字节码解释器在工作的时候，需要改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，Java的 if分支，forwhile循环，break跳转，trycatch异常，线程切换 等程序控制流的基础功能实现都需要这个计数器来实现。每一个线程都会有一个program counter register ，否则它就无法恢复到它能正确执行的位置。场景举例：你开辟了99个线程来帮你办事，就要99个程序计数器。各个线程间的计数器互不影响，独立存储，这类内存区域就是线程私有的内存。

JVM Stack 虚拟机栈       

        是程序执行字节码即运行方法时必须的一片空间，也是线程私有，即 99个线程进入这个方法时，每个方法都会来一片这样的内存空间。在进入一个方法前，需要多少槽数的局部变量表（基础数据类型＋引用指针+线程切换恢复的地址位置returnAddress）是确定的（64位的数据 long,double 需要2个变量槽，其他1个槽就够了）。出现栈深度不够会抛出StackOverflowError和栈扩展失败会抛出 OOM OutOfMemeryError。

      program counter register 中的值 就是当前指令所在的内存地址，这类内存地址，returnAddress就是线程切换后的能恢复的地址位置。 

Native Method Stacks 本地方法栈

        JVM使用本地方法时需要的空间，也是线程私有的。和JVMStack一样，出现栈深度不够会抛出StackOverflowError和栈扩展失败会抛出 OOM OutOfMemeryError。

Java Heap 堆

        在JVM设计规范中，所有的对象和数组都应当在堆上分配空间，所以这块内存是JVM最大的内存空间。属于所有线程共有的内存区域，因为大家都会使用这个操场，那么这个区域的内存管理就GC机制尤为重要，也是GC大显身手的地方。

        当前Java堆大部分都被设计为大小可扩展的，可通过 -Xmx 和 -Xms 来设定 最大或最小范围。如果堆内存空间不足满足实例分配就会出现OOM。

Method Area 方法区

        各线程共享，它用于存储被JVM加载的class信息，常量，静态变量，JIT compile 之后的 code cache 代码缓存数据。《Java JVM规范》把Method Area 看作为 Heap的一个逻辑部分，所以Method Area 内存分配不足时也会抛出OOM异常。

Method Area 中有一部分叫做 Runtime Constant Pool 运行时常量池 ,  Class文件 中除了有类版本信息，字段，方法，接口 的描述外，还有一个存放编译期间生成的各种字面量和符号引用，这部分内容 在class load 后，存放在Method Area 的    运行时常量池中。

Direct Memory 直接内存

• Direct Memory 并不是虚拟机运行时数据区的一部分；
• 由于在 JDK 1.4 中引入了 NIO 机制，为此实现了一种通过 native 函数直接分配对外内存的，而这一切是通过以下两个概念实现的：
  • 通道（Channel）;
  • 缓冲区（Buffer）;
• 通过存储在 Java 堆里面的 DirectByteBuffer 对象对这块内存的引用进行操作；
• 因避免了 Java 堆和 Native 堆（native heap）中来回复制数据，所以在一些场景中显著提高了性能；
• 直接内存出现 OutOfMemoryError 异常的原因是物理机器的内存是受限的，但是我们通常会忘记需要为直接内存在物理机中预留相关内存空间；