Java运行时数据区
- Java堆：堆是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。
- 方法区：方法区是线程共享的内存区域，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。
- 虚拟机栈：虚拟机栈是线程私有的，描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每一个方法从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入栈和出栈的过程。
- 本地方法栈：本地方法栈是线程私有的，与虚拟机栈功能类似，只不过虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。
- 程序计数器：程序计数器是线程私有的，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
- 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，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分将在类加载后进入方法去的运行时常量池中存放。
经常有人把Java内存去分为堆内存与栈内存，实际上指的就是Java堆和虚拟机栈中的局部变量表部分。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型和对象引用（它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能时只想一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。其中64位长度的long和double类型会占用2个局部变量空间，其余的数据类型只占用一个， 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的。在运行期不会改变局部变量表的大小。
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Java虚拟机规范中定义的内存区域。在JDK1.4中加入了NIO类，引入了一种基于通道和缓冲区的新I/O方式，它可以使用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，在一些场景中避免了Java堆和Native堆中来回复制数据从而提高性能。
对象的创建
虚拟机在遇到一条new指令时，首先检查指令的参数是否能在常量池中定位到这个类的符号引用，并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过，如果没有则必须先执行相应的类加载过程。
类加载检查通过后，接下来虚拟机为新生对象分配内存，对象所需内存大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等用于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。有以下两种方式：（1）指针碰撞，把指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相同的距离。但如果Java堆中的内存摆放不规整，就必须使用第二种（2）空闲列表，虚拟机维护一个表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录。
除了划分可用空间外，还需要考虑并发创建对象如何分配内存的问题，第一种解决方案是同步处理——采用CAS失败重试的方式保证更新操作的原子性。第二种解决方案是把内存分配动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，成为本地线程分配缓存（TLAB，thread local allocation buffer），哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。虚拟机可以通过 -XX:+/UseTLAB 参数进行设定。
内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间初始化为零值（不包括对象头），如果使用TLAB，这一操作可以提前至TLAB分配时进行。
接下来虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何找到类的元数据信息、对象哈希码、GC分代年龄等，这些信息存在于对象头中。
上面工作完成以后，一个新的对象就产生了，接下来执行<init>方法，将对象按照程序员的意愿进行初始化，一个真正可用的对象才算完全产生出来。
对象内存布局
对象在内存中存储的布局可以分为3块：对象头、实例数据和对齐填充。
HotSpot虚拟机对象头包括两部分：第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码，GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，官方称之为“Mark Word”，另一部分是类型指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。实例数据是对象真正存储的有效信息。而对齐填充不是必然存在的，也没有特别的含义，仅仅起着占位符的作用。
对象的访问定位
目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种，如果使用句柄访问的话，那么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示例数据与类型数据各自的具体地址信息。
直接指针访问，reference中存储的直接就是对象地址。
两种对象访问方式各有优势，使用句柄的最大好处在于reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要改变。使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快。