一 JVM概述
对于 Java 程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制下，不再需要像C/C++程序开发程序员这样为内一个 new 操作去写对应的 delete/free 操作，不容易出现内存泄漏和内存溢出问题。正是因为 Java 程序员把内存控制权利交给 Java 虚拟机，一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题，如果不了解虚拟机是怎样使用内存的，那么排查错误将会是一个非常艰巨的任务。
所以，学习Java虚拟机其实是学习Java的内存分配和管理。
二 Java内存区域
Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，每个区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间。
2.1 程序计数器
程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。通过改变这个计数器的值选取下一条需要执行的字节码指令操作；
由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方法来实现的，在一个确定的时刻，一个处理器只会执行一条线程的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器。
2.2 Java虚拟机栈
生命周期与线程相同
每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。经常有人把Java内存区分为堆内存和栈内存，栈就是虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配。
2.3 本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。有的虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
2.4 Java堆
Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称作“GC堆”。如果从内存回收的角度看，由于现在收集器基本采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为小的区域。Java堆可以处在物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。
Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块，Java 堆是所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。
Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称作GC堆（Garbage Collected Heap）.从垃圾回收的角度，由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代：再细致一点有：Eden空间、From Survivor、To Survivor空间等。进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。
2.5 方法区
方法区与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。
2.6 运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有常量池信息（用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用）
既然运行时常量池时方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。利用如String类的intern方法
2.7 直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用。而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
JDK1.4中新加入的 NIO(New Input/Output) 类，引入了一种基于通道（Channel） 与缓存区（Buffer） 的 I/O 方式，它可以直接使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样就能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在 Java 堆和 Native 堆之间来回复制数据。
三 重点补充内容
String类和常量池
String str1 = "abcd";
String str2 = new String("abcd");
System.out.println(str1 == str2); //false这两种不同的创建方法是有差别的，第一种方式是在常量池中拿对象，第二种方式是直接在堆内存空间创建一个新的对象。
String常量池使用方法有两种：1是直接引用，2是使用intern方法，如果运行时常量池中已经包含一个等于此 String 对象内容的字符串，则返回常量池中该字符串的引用；如果没有，则在常量池中创建与此 String 内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。
参考文献：
1. 周志明. 深入理解 Java 虛拟机: JVM 高级特性与最佳实践. 机械工业出版社, 2013.