什么是JVM
JVM指的是 Java 虚拟机（英文缩写：Java Virtual Machine）。
先来看看官方解释：虚拟机是一种抽象化的计算机，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。Java虚拟机有自己完善的硬体架构，如处理器、堆栈、寄存器等，还具有相应的指令系统。Java 虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码），就可以在多种平台上不加修改地运行。
没错，这个解释很官方。其实大白话翻译过来就是：Java虚拟机是一个虚拟的计算机，不同平台的 Java 虚拟机能把同一份字节码翻译成相应平台能够识别的机器指令并运行。
这里我们会想到一句话：一次编译，到处运行。凭啥它能到处运行，Java 之所以能跨平台运行，就是因为不同平台上安装了相应的虚拟机。像我们开发都要安装JDK，JDK版本有 WINDOWS 版，LINUX 版，MAC 版，而 JDK 包含了 JVM , Java 程序就是由这些不同平台的 JVM 进行解析和运行的。因此Java 之所以能跨平台是利用了 JVM 来实现的。
说到这里，Java 虚拟机可不是 java 语言专属的虚拟机，Kotlin、Clojure、JRuby、Groovy、Scala、JPython 这些语言也可以运行在 Java 虚拟机之上。因此Java 虚拟机根本不关心 Class 的来源是什么语言，它只与“Class文件”这种特定的二进制文件格式所关联。
市面上的 Java 虚拟机种类很多，大家经常用的应该是 HotSpot VM ，它是Oracle JDK 和 Open JDK 中自带的虚拟机，是最主流并且使用最广泛的Java 虚拟机。
JVM的内存结构
JVM的内存结构往往就是指 JVM的运行时数据区, Java 虚拟机在执行程序过程中会把它所管理的内存划分为几个不同的数据区域。如下图：
堆
堆是 JVM 所管理的内存区域中最大的一块，同时也是所有线程共享的区域，在虚拟机启动时创建。Java 里的对象实例和数组的内存几乎都是在堆中分配的，由于即时编译技术的进步，尤其是逃逸分析技术的日渐强大，栈上分配，标量分配等优化手段已经导致一些微妙的变化悄悄发生，所以说 Java对象实例都分配在堆上这种说法也慢慢变得不是那么绝对了。
Java 堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此也被称做“GC堆”（Garbage Collected Heap）。从回收内存的角度来看，由于现代垃圾收集器基本都采用分代收集理论设计实现，所以 Java 堆中还可以细分为如下几部分：
按照分代收集算法的划分，堆内存空间可以细分为新生代，老年代。年轻代又可以划分为较大的Eden区，两个同等大小的存活区。默认的Eden区和两个Survivor区的大小比例为8:1:1，比例可以更改。Survivor 区存在的意义，是为了阻止频繁地将对象送到老年代，从而减少 Full GC 的发生。因为默认情况下 只有在 Survivor 区经历了 16 次 Minor GC 依然存活的对象，才会被送到老年代。
Java 堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的 Java 虚拟
机都是按照可扩展来实现的（通过参数 -Xmx 和 -Xms 设定）。如果在 Java 堆中没有内存
完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java 虚拟机将会抛出 OutOfMemoryError （内存溢出）异
常。
方法区
方法区（Method Area）与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域。它并不是一个物理上的区域，而是一个逻辑上的划分。它用于存储
已被虚拟机加载的类相关信息：
1.类型信息：类的版本、字段、方法、接口和父类等信息）
2.常量池
静态常量池：存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内存将在类加载后存放到运行时常量池中。
动态常量池：保存 Class文件中描述的符号引用及由符号引用翻译出来的直接引用。动态常量池有一个特点是具备动态性，运行期间也可以将新的常量放入其中，比如说 String 类的 intern()方法。
3.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》中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作“非堆”（Non-Heap），目的是与 Java 堆区分开来。
说到方法区，不得不提“永久代”这个概念，JDK8 之前，Hotspot 中方法区是由永久代来实现的，JDK8 开始完全废弃了永久代的概念，使用元空间（Metaspace）来替代它。
为什么要废弃永久代？
1、Hotspot虚拟机设计团队当初选择把收集器的分代设计扩展到方法区，这样省去了专门为方法区编写内存管理的代码。这种设计导致更容易遇到内存溢出的问题，因为类及方法的信息等比较难确定其大小，取而代之的元空间采用的本地内存来实现方法区，只要不触碰到进程的可用内存上限，就不会出问题。
2、考虑到 HotSpot 未来的发展，为了融合 HotSpot JVM 与 JRockit VM 而做出的努力，因为 JRockit 没有永久代，不需要配置永久代。
程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当
前线程所执行的字节码的行号指示器。也是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于 Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执
行一条线程中的指令。
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
要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
如果线程正在执行的是一个 Java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是 Native 方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。
虚拟机栈
与程序计数器一样，Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）也是线程私有的。
虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java 虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。
每一个方法被调用直至执行完毕的过程，
就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
每一个线程对应一个虚拟机栈，虚拟机栈中包含一组 Stack Frame（栈帧）。线程每调用一个方法就对应着虚拟机栈中 一个栈帧的入栈，当方法执行完毕或者异常终止则对应着出栈。对于执行引擎来说，在活动线程中只有位于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧（Current Stack Frame），与这个栈帧相关联的方法称为当前方法（Current Method）。执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前活动栈帧进行操作。
画个图帮大家记忆：
在 Java 虚拟机规范中，对这个内存区域规定了两类异常状况：
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverflowError 异常；
如果 Java 虚拟机栈
容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出 OutOfMemoryError 异常。
本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则是为 Native 方法（一般使用C语言或者C++语言实现，与操作系统交互）服务的。
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。