JVM全称Java Virtual Machine，译为Java虚拟机。JVM是Java语言的基础，是Java应用运行的平台。学过C和C++的同学都知道，开发人员可以通过代码直接对内存进行管理。但对于Java语言来说，JVM会自动对内存进行管理，并不直接把内存管理权限暴露给开发人员。

接下来，我们以HotSpot虚拟机为例，对JVM的内存管理机制进行介绍。

1.JVM内存分区

JVM内存主要分为以下五个区：方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。这五个区也叫运行时数据区，描述java程序运行时内存的分配状况。

其中方法区和堆属于所有线程共享的内存区域，而虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器则是线程间隔离的，每个线程有对应的虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器。

2.方法区

方法区主要存储的是被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器遍以后的代码等数据。方法区数据存储于永久代（Permanent Generation），是JVM启动过程就分配好了的，如果在运行中调用了String.intern()方法，JVM也会在永久代给此String分配内存。在JVM启动之前，可定义永久代的上限，用-XX:MaxPermSize表示。

3.堆

堆主要存储JVM启动和运行过程中创建的实例。由于程序运行过程中会进行产生大量的实例，堆所占内存一般较大，此内存区域需要进行大量的垃圾回收以及实例创建操作。堆可分为新生代和老年代，新生代又可分为Eden区、From Survivor区和To Survivor区。JVM启动之前，可对堆的大小进行限制，一般用-Xms和-Xmx参数，分别表示启动时分配的堆内存和可分配最大堆内存。如果无法获取更多的内存或者所需内存已超过Xmx的值，则抛出OutOfMemoryError异常。

4.虚拟机栈

虚拟机栈主要存储Java方法的执行信息。每个java方法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。每个方法的调用直到结束，就对应着一个栈帧在虚拟机栈的入栈到出栈的过程。其中，局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(byte、boolean、char、short、int、float、double、long)、对象引用(reference)。64位的long和double数据占用2个局部变量空间(Slot)，其余只占一个Slot。如果栈深度大于JVM允许的深度，则抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机可动态扩展，但是都无法申请到足够的内存，则抛出OutOfMemoryError异常。

5.本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈类似，不过存储的是native方法运行的栈帧信息。

6.程序计数器

程序计数器主要存储当前线程所执行的字节码的行号指示器。如果是java方法，则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是native方法，则计数器值为Undefined。此区域不抛出OutOfMemoryError异常。

7.查看进程堆内存分配

如果要查看java运行时内存分配信息，可通过jmap -heap $PID命令获取，$PID可通过jcmd -l命令获取。

jmap结果如上图所示，包含堆配置信息和堆内存使用信息。更多关于Java工具的使用问题，可参考https://docs.oracle.com/en/java/javase/12/tools/index.html。