内存是操作系统中不可或缺的部分，一台机器有内存才能正常稳定地运行。编程语言历来都有自己的内存管理机制，尤其是Java，它不像C一样需要自己维护内存的关系，而是通过自己的内部机制JVM来管理内存。这虽然降低了开发同学们的入手难度，但同时也使得在运行时一旦抛出内存异常，很难知道发生了什么。以下就简单地来介绍一下JVM内存的结构。
废话不多说，先看下面图表：
▲图表1 JVM整体结构▲
此时可能有些人会一头雾水，别着急，我们一点点来看。
先看第一部分：
▲图表2 类装载系统▲
这个代表了一个类被装入JVM的过程。如果用更简单的比喻，它类似初学JDBC时Class.forName()所做的事情。具体来讲，会分为以下几步：
- 加载： 将字节码文件按照双亲委托机制（当某个类加载器需要加载某个.class文件时，它首先把这个任务委托给他的上级类加载器，递归这个操作。如果上级的类加载器没有加载，自己才会去加载这个类，方块中对应的便是Bootstrap Class Loader（启动类加载器），Extension Class Loader （标准扩展类加载器），Application Class Loader（系统类加载器））进行加载；
- 链接字节码文件： 分为三个步骤，分别是字节码验证（verify）、class类数据结构分析（prepare）以及相应的内存分配和最后的符号表的链接（resolve）；
- 初始化操作： 比如类中静态属性和初始化赋值，以及静态块的执行等。
一个类就是这样被装入了内存，那么在程序中会发生什么呢？别着急，且听我慢慢道来：
▲图表3 Java内存结构▲
这张图是运行时数据区，表示了当前JVM的所有状态，让我们一个区一个区看看：
1. 方法区（Method Area）： 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。运行时常量池也是方法区的一部分，比如String w = ”hello”;中，hello就被放在了方法区里。方法区是线程共享的。有一点要注意，JDK1.8 使用元空间 MetaSpace 替代方法区，元空间并不在 JVM中，而是使用本地内存；
***2. 堆区（Heap Area）：***堆区是JVM中占地最大的区域，所有的实例对象全部都在堆区上，这个位置也是线程共享的；
3. 栈区（Stack Area）： 存放了每一个线程的当前状态，每一个线程都有一个自己的栈，而栈中存放了以下数据组成的一个个栈帧：操作数、局部变量表、动态链接、返回地址，需要注意的是，栈中只存引用或者基本类型，而且线程不共享（并没有指内部的优化动作）；
4. 程序计数器（PC Registers）： 它是当前线程执行字节码的行号指示器。在多线程中，为了让每个线程切换回来后能够恢复原来执行的指令，就需要为每个线程启动一个PC计数器，这些计数器之间是互补影响的，因为程序计数器和栈一样都是线程私有的。当然程序计数器是JVM唯一个不会出现内存溢出的组件；
5. 本地方法栈（Native Method Statck）： 保存了本地方法，它是当程序调用类库（本地方法）中的方法时才会用到它，即native method。
接下来就要介绍为我们勤勤恳恳工作的执行引擎啦：
▲图表4 Java执行引擎▲
Java执行分为 编译执行（JIT compilation） 和 解释执行（Interpreter） 。
首先我们要明白什么是编译执行，什么是解释执行：
Bash就是属于解释执行语言，一行行解释代码来完成命令；
C就是编译执行， 将文件编译成字节码，接着运行。
那为什么Java会用两套编译手段呢？先看下面这个例子：
假定你是导演，写了个剧本，让演员表演。
一种方式是让演员把整个剧本都背下来，吃透到脑子里，然后连续表演一个小时。
另一种方式是让演员表演两分钟，再看两分钟脚本，思考一下，再表演两分钟，再看一会脚本，思考一下…
单纯从效率上来讲，第一种方式一定会比第二种方式表演起来更熟练，但是现实往往不允许，或者不必要。如果不是非常需要表演的技巧，简单地看一下剧本就好啦。在特别考验表演技巧时，才需要背下整个剧本，这样才能在表演时更好地展现自己的风采。
Java也是如此，由JIT发现热代码后， 将指令集优化（比如重排，合并），然后生成字节码供系统运行。 至于其他的代码呢，简单的解释执行完就好了~
在运行的过程中一定会产生很多的垃圾，因为随着系统运行，很多对象都会废弃不用，此时就需要使用垃圾回收机制Garbage Collection（垃圾回收内容太多了，以后可以单拿出来讲讲）。
最后，来看下Java与系统底层交互：
▲图表5 Java与系统底层交互▲
JNI（Java本地接口）通过使用Java本地接口书写程序，可以确保代码在不同的平台上方便移植。通过JNI实现与本地方法库的调用交互，使得在Java虚拟机内运行的Java代码能够与其它编程语言互相操作，包括***创建本地方法、更新Java对象、调用Java方法，***引用Java类，捕捉和抛出异常等，也允许Java代码调用 C/C++或汇编语言编写的库。