一、类加载子系统
负责从文件系统或者网络中加载class信息，加载的类信息存放于一块称为方法区的内存空间中。
二、方法区
方法区只是JVM规范中定义的一个 规范 ，需要JVM各厂商自己实现，对应于HotSpot那就是所谓的永久代或者JDK8之后的元空间，和java堆一样，是一块所有线程共享的内存区域。 方法区主要存储已经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和数据 。其大小决定了系统可以保存多少个类。
针对Hotspot虚拟机在JDK6,7,8之间做过许多调整：
[图片上传失败...(image-f95f65-1610002343019)]
JDK7 之前
在jdk7之前，可以理解为永久区（Perm）,可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPerSize指定大小。符号引用（Symbols）、字符串常量池（interned strings）、类的静态变量（class static variables）、运行时常量池以及其它信息都存在于这个区域，此区域是和堆逻辑隔离的，共享一片连续空间的内存
JDK7
移除永久代的工作从JDK1.7开始，但是并未完全移除。只是将永久代中的 字符串常量、类的静态变量池 转移到了 Java Heap 中，还有符号引用转移到了 Native Memory
JDK8
在jdk8之后，永久区被彻底移除，取而代之的是元数据区（MetaSpace）并且将以前存在于永久代中的部分杂项移动到了堆中。
和Oracle JRockit以及IBM JVM类似，在本地内存中分配空间，是一块堆外的直接内存。元空间的容量取决于机器的内存容量，若不指定大小，默认虚拟机会耗尽所有可用系统内存,可通过-XX:MaxMetaSpaceSize指定大小。
永久代向元空间的转换原因
1.永久代有一个JVM的固定大小的上限，无法进行调整，而元空间使用的是直接内存，受本地内存的限制，虽然可能发生溢出，但是相比较永久代几率会更小一点。
2.JRockit并没有永久代的概念，也是为了和JRockit保持一致方便合并等等
http://mail.openjdk.java.net/pipermail/hotspot-dev/2012-September/006679.html
https://www.oracle.com/webfolder/technetwork/tutorials/mooc/JVM_Troubleshooting/week1/lesson1.pdf
三、堆
Java堆在虚拟机启动的时候建立，它是Java程序最主要的内存工作区域。堆是运行时数据区，几乎所有类实例和数组的内存都从该区分配（之所以说几乎，因为栈上分配）。堆空间是所有线程共享的，这是一块与java应用密切相关的内存区域。
其中堆划分为年轻代和老年代。年轻代存放刚产生的新对象（生命周期较短），而老年代则存放不容易销毁、比较大的对象。
四、直接内存
直接内存是在Java堆外的，直接向系统申请的内存区域。通常访问直接内存的速度会优于Java堆。因此在读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存，由于直接内存在java堆外，所有它的大小不会直接受限于Xmx指定最大堆大小，但是系统内存是有限的。Java的NIO库允许JAVA程序使用直接内存。
五、垃圾回收系统
垃圾回收系统是java虚拟机的重要组成部分，垃圾回收器可以对方法区、java堆和直接内存进行回收。
六、虚拟机栈
每一个虚拟机线程都有一个私有的java栈。java虚拟机栈在线程创建的时候被创建。栈中保存着栈帧信息，局部变量、方法参数等。每一个方法在执行的同时都会创建一个栈帧并入栈，栈帧中存储局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址等信息；相反的，当方法调用结束返回时，对应的栈帧也会出栈。
此区域可能会发生StackOverflowError和OutOfMemoryError
在HotSpot虚拟机中，栈的大小可通过-Xss指定，栈的大小也决定了函数调用的可达深度。
6.1 局部变量表
局部变量表是栈帧的重要组成部分之一，在栈帧中与性能调优关系最密切的就是局部变量表。局部变量表用于保存方法的参数及局部变量。对于非static方法，虚拟机还会将当前对应引用作为入参传递给即将执行的方法。
局部变量表以“字（计算机内存中占据一个单独的内存单元编号的一组二进制串。一般32位机器一个字就是4个字节的长度）”为单位进行内存划分，一个“字”有32位，所以针对long、double类型就需要使用两个“字”进行存储。“字“”空间是可以重用的，比如在一个方法内定义的两个变量a,b，在定义b的时候，a的作用域已经失效，那么b将占用a原有所在的字空间。这里通过一个例子进行说明：
首先需要在我们的IDEA中装一个jclasslib插件，在方法中有一个指标叫"Maximum local variables"，表示此方法执行时，栈帧中局部变量所需要的最大容量（以字为单位）。看如下方法
private void test(){
int a;
int b;
}
该方法中定义了两个局部变量a和b，并且他们的作用域相同，此时查看通过jclasslib查看"Maximum local variables"
可以看到这里显示的数量为3，因为除了我们定义的两个局部变量，还有一个当前对象的引用this。
接下来将代码稍作改变:
private void test(){
{
int a;
}
int b;
}
再次通过jclasslib查看局部变量表最大所需容量
局部变量表中的变量也是重要的垃圾回收根节点，被局部变量表中直接或简介引用的对象都是不会被回收的。通过几个典型的示例来进行说明：
public static void test1() {
//申请6M空间
{
byte[] bytes = new byte[6 * 1024 * 1024];
}
System.out.println("test1 开始垃圾回收");
System.gc();
System.out.println("test1 结束垃圾回收");
}
public static void test2() {
//申请6M空间
{
byte[] bytes = new byte[6 * 1024 * 1024];
}
int c = 10;
System.out.println("test2 开始垃圾回收");
System.gc();
System.out.println("test2 结束垃圾回收");
}
上述程序中test1和test2函数都申请了6M的堆空间，并且使用局部变量引用这块空间。之后通过System.gc()来进行垃圾回收。通过使用JVM参数-XX+PrintGC执行，可得到执行结果：
test1 开始垃圾回收
[GC (System.gc()) 8765K->6992K(123904K), 0.0081964 secs]
[Full GC (System.gc()) 6992K->6793K(123904K), 0.0117884 secs]
test1 结束垃圾回收
test2 开始垃圾回收
[GC (System.gc()) 14248K->6921K(123904K), 0.0017406 secs]
[Full GC (System.gc()) 6921K->626K(123904K), 0.0091824 secs]
test2 结束垃圾回收
通过执行结果显示test1函数在发生FullGC后，堆空间无明显变化，故此byte数组申请的6M空间未被回收，而test2中在执行了gc之后，堆空间由6921变为了626，大约回收了6M的空间，可知在test2中申请的6M空间已被JVM进行回收。那么为什么呢？
在test1中，在垃圾回收之前使得局部变量bytes失效，虽然变量bytes已经离开了作用域，但是变量bytes依然存在于局部变量表中，依然引用指向着6M空间的byte数组，故此byte数组依然无法被回收。
在test2中，在局部变量bytes失效之后，又定义了新的变量c，此时变量a会复用已经失效的变量bytes在局部变量表中的槽位（即字），所以变量bytes将被销毁，进而6M的空间无人引用，垃圾回收器可以顺利回收。
6.2 操作数栈
操作数栈主要用于保存计算过程的中间结果，同时作为计算过程中变量临时的存储空间。
6.3 帧数据区
除了局部变量表和操作数栈，java栈帧还需要一些数据来支持常量池解析、正常方法返回和异常处理等。大部分java字节码指令需要进行常量池访问，在帧数据区中保存着访问常量池的指针，方便程序访问常量池。
针对异常处理，JVM需要有一个异常处理表，方便在发生异常时找到处理异常的代码，因此异常处理表也是帧数据区中重要一部分。典型异常处理表如下所示
Exception table:
from to target type
4 16 19 any
上述异常处理表在字节码偏移量4~16字节可能抛出任意异常，如果遇到异常，则跳转到字节码偏移19处执行。当方法抛出异常时，JVM会查找类似异常表进行处理，如果无法在异常表中找到合适的处理方法，将结束当前函数调用，返回调用函数，并在调用函数中抛出相同异常。
6.4 栈上分配
栈上分配是JVM提供的一项优化技术。基本思想：针对那些线程私有的对象（指不可能被其他线程访问的对象），可以将它们打散分配在栈上，而不是分配在堆上。分配在栈上的好处是可以在函数调用结束后自行销毁，不需要垃圾回收器的介入，从而提高系统性能。
栈上分配的技术基础是逃逸分析，逃逸分析目的是判断对象的作用域是否有可能逃出函数体。
相关JVM参数：
-XX:+DoEscapeAnalysis 启用逃逸分析 （只可以在server模式下使用）
-XX+EliminateAllocations 开启标量替换（默认开启），允许将对象打散分配在栈上。
对于大量的零散小对象，栈上分配提供一个一种很好的对象分配优化策略，栈上分配的速度块，并且可以有效避免垃圾回收带来的负面影响，但是由于和堆空间相比，栈空间较小，因此，大对象无法也不适合在栈上分配。
七、本地方法栈
和虚拟机栈非常类似，最大的不同在于虚拟机栈用于java方法的调用，而本地方法栈用于本地方法的调用。
八、PC寄存器(程序计数器)
当线程数量超过CPU数量，那么多线程的执行就需要依靠时间片轮询争夺资源，所以需要有一块线程独有的空间记录当前线程执行到哪个地方，这块区域就称为
PC（Program Counter，程序计数器）寄存器。PC寄存器里保存有当前正在执行的JVM指令的地址。
PC寄存器不针对与native方法
九、执行引擎
JVM最核心组件之一，负责执行虚拟机的字节码。
附录：参考
https://dzone.com/articles/java-8-permgen-metaspace
https://blog.csdn.net/qq876551724/article/details/78845366
http://www.cnblogs.com/paddix/p/5309550.html
https://blog.csdn.net/qq_26222859/article/details/73135660