如果想了解JVM內存模型，首先我們要知道JVM是什么？JVM全稱 Java Virtual Machine ，即Java虛擬機，是用于運行Java程序編譯后的字節碼文件。

JVM最常見的三種類型有：
1.Sun公司的 HotSpot，是目前使用最廣泛的Java虛擬機。
2.BEA公司的 JRockit，后來被 Oracle收購。
3.IBM公司的 J9VM。

我們知道，Java的口號是：“Write once, run anywhere”，即一次編寫，到處運行。為什么可以做到這樣呢，其實就是依賴于JVM。在不同的操作系統上，只要安裝了對應的虛擬機，那么同樣的一份代碼，就可以隨意移植。

當編寫完Java代碼時，即產生 .Java文件，會通過Java編譯器編譯為.class 文件，然后通過Class Loader把類信息加載到JVM中，最后JVM再去調用操作系統。這樣，只要JVM正確執行.class文件，就可以實現跨平臺了。

以下即為JVM的內存模型圖：

 

程序計數器：

程序計數器是一塊較小的內存，可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器，即記錄當前線程所執行到的字節碼的行號。當字節碼解釋器工作時，就是通過改變計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令。由此來完成分支、循環、跳轉、線程恢復、異常處理等功能。

程序計數器是線程私有的（即每個線程擁有一個程序計數器），各個線程之間的程序計數器互不干擾。程序計數器的生命周期跟隨線程的生命周期，若線程消亡，則程序計數器也會消亡。

如果一個線程正在執行的是Java方法，則程序計數器記錄的是正在執行的字節碼指令的地址；如果正在執行的是 native 本地方法，則程序計數器記錄的是 Undefined .

棧

指的是Java虛擬機棧，它也是線程私有的，因此生命周期和線程相同。每當線程創建的時候，都會創建一個私有的Java虛擬機棧。Java棧中保存了局部變量和方法參數等，同時和Java方法的調用、返回密切相關。

每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀，用于存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法從調用到執行完成的過程，就對應一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。

本地方法棧

本地方法棧和Java虛擬機棧非常類似，它們最大的不同在于，Java虛擬機棧用于Java方法的調用，而本地方法棧用于Native本地方法的調用。

堆

Java堆是所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啟動時創建。對于絕大多數應用來說，Java堆是JVM所管理的內存中最大的一塊，幾乎所有的對象實例和數組都存放在這里。

Java堆也是垃圾收集器管理的主要區域。堆中分為新生代、老年代和永久代，新生代還可細分為Eden區、From、To 區。當堆中沒有內存可分配時，就會拋出OOM異常。

方法區

方法區同Java堆一樣，也是所有線程共享的內存區域。用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據。在JDK8以前，HotSpot是用“永久代”來實現方法區的，其他虛擬機（如JRockit、J9VM）不存在永久代這個概念。這樣的話，方法區可以和Java堆一樣被 HotSpot的垃圾收集器所管理，不需要單獨處理。

由于我們可以通過 -XX:MaxPermSize 來設置永久代大小，因此若使用永久代來實現方法區，則會有內存溢出的風險。因此，在JDk8中，取消了永久代，用元空間代替之。也就是說，用元空間來實現方法區。

元空間的本質和永久代類似，都是對JVM規范中方法區的實現。元空間與永久代之間最大的區別在于：永久代是堆的一部分，和新生代，老年代地址是連續的。元空間并不在虛擬機中，而屬于 Native Memeory（本地內存）。因此，默認情況下，元空間的大小僅受本地內存限制。

運行時常量池

首先需要知道常量池和運行時常量池的區別。

常量池，即指class文件常量池，是class文件的一部分。java文件被編譯成class文件之后，除了包含了類的版本、字段、方法、接口等描述信息，還有一項信息叫做class文件常量池。其用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。

 

運行時常量池是方法區的一部分。當類加載到內存中，JVM就會將class文件常量池中的內容（字面量和符號引用）存放到運行時常量池中。

Java并不要求常量一定只有在編譯期才可以產生，在運行期間也可以產生新的常量并放入池中。

直接內存

Java的NIO庫允許Java程序使用直接內存。直接內存是Java堆外的，直接向系統申請的一塊內存空間（直接內存不屬于虛擬機運行時數據區）。因此，直接內存的大小不受虛擬機的限制，只受本機內存的限制。通常訪問直接內存的速度會快于訪問堆的速度。