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一. JVM的运行数据区
首先简单地画出JVM的结构原理图。 如下所示。
让我们重点关注一下JVM运行时的数据区。 程序运行时，可以看到大致有五个部分。
1 .方法区
不是保存“方法”，而是保存整个类文件的信息。 JVM运行时，类加载器子系统提取类文件中的类信息并将其存储在方法区域中。 例如，类的名称、类的类型、枚举、类、接口、字段和方法。
2 .堆(Heap )。
熟悉c/c编程的学生应该相当熟悉Heap，但是对于Java，每个APP应用程序都唯一对应一个JVM实例，每个JVM实例都唯一对应一个堆。 堆将对象实例、this指针或数组(主要包含关键字new )放置在堆中，并由所有线程共享。 堆由JVM的自动存储器管理机构管理，被称为垃圾收集——GC(garbagecollection )。
3 .堆叠(堆叠)
操作系统内核是为某个进程或线程创建的存储区，用于维护线程中方法的调用状态。 这具备了先进的后发特性。 堆栈中的数据大小和生命周期严格地是固定的。 例如，用某个函数声明的int变量存储在堆栈中，其大小固定，在函数结束后生命周期也结束。 在堆栈中，每个方法对应一个堆栈帧，而JVM对Java堆栈执行两个操作：“堆栈”和“栈出”。 两种操作都是以堆栈帧为单位执行的。 也有少量数据，如实时编译器编译的代码。
4 .电脑寄存器
pc寄存器用于存储指令的地址，每个线程都有pc寄存器。
5 .本地方法堆栈
用于调用其余语言(如用C/C编写的本地代码)的本地方法。 这些方法在本地方法堆栈而不是Java堆栈上执行。
2 .数据类型
在Java虚拟机中，数据类型可以分为基本类型和引用类型两种。
基本类型的变量保持原始值。 也就是说，他代表的值就是数值本身。 引用类型的变量保存引用值。 引用值表示对对象的引用，而不是位于引用值所表示的地址位置的对象本身。 基本类型为字节、短整型、长整型、字符、浮点型、双精度型、布尔型和返回地址。 引用类型有类型、接口类型和数组。
3 .堆栈和堆栈
堆栈是程序执行的关键，有必要搞清楚他们的关系。
栈是运行时的单位，而堆是存储的单位。
堆栈是程序的执行问题，也就是程序如何执行，或者说如何处理数据； 堆解决数据存储的问题，即如何放置数据，放置在哪里。
在Java中，有一个线程对应的线程堆栈。 这个很容易理解。 由于线程的执行逻辑不同，因此需要独立的线程堆栈。 堆由所有线程共享。
因为堆栈是执行单位，所以存储在其中的信息都是关于当前线程(或程序)的信息。 包括局部变量、程序的执行状态、方法的返回值等； 堆只负责保存对象信息。
为什么要把堆和栈区分出来呢？栈中不是也可以存储数据吗？
第一，从软件设计的角度看，堆栈代表处理逻辑，堆代表数据。 这样划分可以使处理逻辑更加明确。 分而治之的思想。 这种隔离、模块化的思想体现在软件设计的各个方面。
第二，将堆和堆栈分开，以便堆中的内容可以由多个堆栈共享。 也可以理解为多个线程访问同一对象。 这个共享有很多利益。 此共享提供了有效的数据交换(如共享内存)，同时堆中的共享常量和缓存可以从所有堆栈中访问，从而节省了空间。
第三，堆栈出于运行时的需要，例如为了保存系统运行的上下文，需要进行地址段的分割。 由于堆栈只能向上增长，因此在堆栈中存储内容的能力受到限制。 与堆不同，堆内的对象可以根据需要动态成长，因此通过分割堆和堆，可以进行动态成长，只要在对应的堆中记录堆内的一个地址即可。
第四，面向对象是堆和栈的完美结合。 其实，面向对象方式的程序与以前结构化的程序在执行上没有任何区别。 但是，由于引入了面向对象，对问题的想法发生了改变，接近了自然的想法。 分解对象后，可以看到对象的属性实际上是数据，存储在堆中。然后，对象的行为(方法)执行逻辑，放入堆栈中
中。我们在编写对象的时候，其实即编写了数据结构，也编写的处理数据的逻辑。不得不承认，面向对象的设计，确实很美。在 Java 中，main 函数就是栈的起始点，也是程序的起始点。
程序要运行总是有一个起点的。同 C 语言一样，java 中的 main 就是那个起点。无论什么 java 程序，找到 main 就找到了程序执行的入口。
四. Java对象的大小
基本数据的类型的大小是固定的，这里就不多说了。对于非基本类型的Java对象，其大小就值得商榷。
在Java中，一个空Object对象的大小是8byte，这个大小只是保存堆中一个没有任何属性的对象的大小。看下面语句：
Object ob = new Object();
这样在程序中完成了一个Java对象的生命，但是它所占的空间为：4byte+8byte。4byte是上面部分所说的Java栈中保存引用的所需要的空间。而那8byte则是Java堆中对象的信息。
因为所有的Java非基本类型的对象都需要默认继承Object对象，因此不论什么样的Java对象，其大小都必须是大于8byte。
有了Object对象的大小，我们就可以计算其他对象的大小了。
Class NewObject {
int count;
boolean flag;
Object ob;
}
其大小为：空对象大小(8byte)+int大小(4byte)+Boolean大小(1byte)+空Object引用的大小(4byte)=17byte。但是因为Java在对对象内存分配时都是以8的整数倍来分，因此大于17byte的最接近8的整数倍的是24，因此此对象的大小为24byte。
这里需要注意一下基本类型的包装类型的大小。因为这种包装类型已经成为对象了，因此需要把他们作为对象来看待。包装类型的大小至少是12byte（声明一个空Object至少需要的空间），而且12byte没有包含任何有效信息，同时，因为Java对象大小是8的整数倍，因此一个基本类型包装类的大小至少是16byte。
这个内存占用是很恐怖的，它是使用基本类型的N倍（N>2），有些类型的内存占用更是夸张（随便想下就知道了）。因此，可能的话应尽量少使用包装类。在JDK5.0以后，因为加入了自动类型装换，因此，Java虚拟机会在存储方面进行相应的优化。
五. 引用类型
对象引用类型分为强引用、软引用、弱引用和虚引用。
强引用：就是我们一般声明对象是时虚拟机生成的引用，强引用环境下，垃圾回收时需要严格判断当前对象是否被强引用，如果被强引用，则不会被垃圾回收
软引用：软引用一般被做为缓存来使用。与强引用的区别是，软引用在垃圾回收时，虚拟机会根据当前系统的剩余内存来决定是否对软引用进行回收。
如果剩余内存比较紧张，则虚拟机会回收软引用所引用的空间；如果剩余内存相对富裕，则不会进行回收。
换句话说，虚拟机在发生OutOfMemory时，肯定是没有软引用存在的。
弱引用：弱引用与软引用类似，都是作为缓存来使用。但与软引用不同，弱引用在进行垃圾回收时，是一定会被回收掉的，因此其生命周期只存在于一个垃圾回收周期内。
强引用不用说，我们系统一般在使用时都是用的强引用。而“软引用”和“弱引用”比较少见。他们一般被作为缓存使用，而且一般是在内存大小比较受限的情况下做为缓存。
因为如果内存足够大的话，可以直接使用强引用作为缓存即可，同时可控性更高。因而，他们常见的是被使用在桌面应用系统的缓存。
六.Java中参数传递时传值还是传引用？
要说明这个问题，先要明确两点：
1. 不要试图与C进行类比，Java中没有指针的概念
2. 程序运行永远都是在栈中进行的，因而参数传递时，只存在传递基本类型和对象引用的问题。不会直接传对象本身。
明确以上两点后。Java在方法调用传递参数时，因为没有指针，所以它都是进行传值调用（这点可以参考C的传值调用）。因此，很多书里面都说Java是进行传值调用，这点没有问题，而且也简化的C中复杂性。
但是传引用的错觉是如何造成的呢？在运行栈中，基本类型和引用的处理是一样的，都是传值，所以，如果是传引用的方法调用，也同时可以理解为“传引用值”的传值调用，即引用的处理跟基本类型是完全一样的。但是当进入被调用方法时，被传递的这个引用的值，被程序解释（或者查找）到堆中的对象，这个时候才对应到真正的对象。如果此时进行修改，修改的是引用对应的对象，而不是引用本身，即：修改的是堆中的数据。所以这个修改是可以保持的了。
对象，从某种意义上说，是由基本类型组成的。可以把一个对象看作为一棵树，对象的属性如果还是对象，则还是一颗树（即非叶子节点），基本类型则为树的叶子节点。程序参数传递时，被传递的值本身都是不能进行修改的，但是，如果这个值是一个非叶子节点（即一个对象引用），则可以修改这个节点下面的所有内容。
堆和栈中，栈是程序运行最根本的东西。程序运行可以没有堆，但是不能没有栈。而堆是为栈进行数据存储服务，说白了堆就是一块共享的内存。不过，正是因为堆和栈的分离的思想，才使得Java的垃圾回收成为可能。
Java中，栈的大小通过-Xss来设置，当栈中存储数据比较多时，需要适当调大这个值，否则会出现java.lang.StackOverflowError异常。常见的出现这个异常的是无法返回的递归，因为此时栈中保存的信息都是方法返回的记录点。
七. Java虚拟机中对象的访问及存放
举个实例Student stu=new Student();
这份代码中Student stu是一个引用变量所以存放在java虚拟机栈上，new Student()是一个实例对象存放在java堆上。另外，在Java 堆中还必须包含能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中。
由于reference 类型在Java 虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，以及访问到Java 堆中的对象的具体位置，因此不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同，主流的访问方式有两种：使用句柄和直接指针。如果使用句柄访问方式Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息，如下图所示。
指针方式
Java 堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型
这两种对象的访问方式各有优势，使用句柄访问方式的最大好处就是reference 中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而引用对象本身不需要被修改。使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java 中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。