四、本地方法栈(Native Method Stack)

　　本地方法栈类似于Java栈，主要存储了本地方法调用的状态。在Sun JDK中，本地方法栈和Java栈是同一个。

　　五、方法区(Method Area)

　　类型信息和类的静态变量都存储在方法区中。方法区中对于每个类存储了以下数据：

　　a.类及其父类的全限定名(java.lang.Object没有父类)

　　b.类的类型(Class or Interface)

　　c.访问修饰符(public, abstract, final)

　　d.实现的接口的全限定名的列表

　　e.常量池

　　f.字段信息

　　g.方法信息

　　h.静态变量

　　i.ClassLoader引用

　　j.Class引用

　　可见类的所有信息都存储在方法区中。由于方法区是所有线程共享的，所以必须保证线程安全，举例来说，如果两个类同时要加载一个尚未被加载的类，那么一个类会请求它的ClassLoader去加载需要的类，另一个类只能等待而不会重复加载。

　　此外为了加快调用方法的速度，通常还会为每个非抽象类创建私有的方法表，方法表是一个数组，存放了实例可能被调用的实例方法的直接引用。方法表对于多态有非常重要的意义，具体可以参照《浅谈多态机制的意义及实现》一文中“多态的实现”一节。

　　在Sun JDK中，方法区对应了持久代(Permanent Generation)，默认最小值为16MB，最大值为64MB。

　　六、堆(Heap)

　　堆用于存储对象实例以及数组值。堆中有指向类数据的指针，该指针指向了方法区中对应的类型信息。堆中还可能存放了指向方法 表的指针。堆是所有线程共享的，所以在进行实例化对象等操作时，需要解决同步问题。此外，堆中的实例数据中还包含了对象锁，并且针对不同的垃圾收集策略， 可能存放了引用计数或清扫标记等数据。

　　在堆的管理上，Sun JDK从1.2版本开始引入了分代管理的方式。主要分为新生代、旧生代。分代方式大大改善了垃圾收集的效率。

　　1、新生代(New Generation)

　　大多数情况下新对象都被分配在新生代中，新生代由Eden Space和两块相同大小的Survivor Space组成，后两者主要用于Minor GC时的对象复制(Minor GC的过程在此不详细讨论)。

　　JVM在Eden Space中会开辟一小块独立的TLAB(Thread Local Allocation Buffer)区域用于更高效的内存分配，我们知道在堆上分配内存需要锁定整个堆，而在TLAB上则不需要，JVM在分配对象时会尽量在TLAB上分配，以提高效率。

　　2、旧生代(Old Generation/Tenuring Generation)

　　在新生代中存活时间较久的对象将会被转入旧生代，旧生代进行垃圾收集的频率没有新生代高。

　　七、执行引擎

　　执行引擎是JVM执行Java字节码的核心，执行方式主要分为解释执行、编译执行、自适应优化执行、硬件芯片执行方式。

　　JVM的指令集是基于栈而非寄存器的，这样做的好处在于可以使指令尽可能紧凑，便于快速地在网络上传输(别忘了Java最初就是为网络设计的)，同 时也很容易适应通用寄存器较少的平台，并且有利于代码优化，由于Java栈和PC寄存器是线程私有的，线程之间无法互相干涉彼此的栈。每个线程拥有独立的 JVM执行引擎实例。

　　JVM指令由单字节操作码和若干操作数组成。对于需要操作数的指令，通常是先把操作数压入操作数栈，即使是对局部变量赋值，也会先入栈再赋值。注意这里是“通常”情况，之后会讲到由于优化导致的例外。

　　1、解释执行

　　和一些动态语言类似，JVM可以解释执行字节码。Sun JDK采用了token-threading的方式，感兴趣的同学可以深入了解一下。

　　解释执行中有几种优化方式：

　　a.栈顶缓存

　　将位于操作数栈顶的值直接缓存在寄存器上，对于大部分只需要一个操作数的指令而言，就无需再入栈，可以直接在寄存器上进行计算，结果压入操作数站。这样便减少了寄存器和内存的交换开销。

　　b.部分栈帧共享

　　被调用方法可将调用方法栈帧中的操作数栈作为自己的局部变量区，这样在获取方法参数时减少了复制参数的开销。

　　c.执行机器指令

　　在一些特殊情况下，JVM会执行机器指令以提高速度。

　　2、编译执行

　　为了提升执行速度，Sun JDK提供了将字节码编译为机器指令的支持，主要利用了JIT(Just-In-Time)编译器在运行时进行编译，它会在第一次执行时编译字节码为机器码并缓存，之后就可以重复利用。Oracle JRockit采用的是完全的编译执行。

　　3、自适应优化执行

　　自适应优化执行的思想是程序中10%~20%的代码占据了80%~90%的执行时间，所以通过将那少部分代码编译为优化过 的机器码就可以大大提升执行效率。自适应优化的典型代表是Sun的Hotspot VM，正如其名，JVM会监测代码的执行情况，当判断特定方法是瓶颈或热点时，将会启动一个后台线程，把该方法的字节码编译为极度优化的、静态链接的 C++代码。当方法不再是热区时，则会取消编译过的代码，重新进行解释执行。

　　自适应优化不仅通过利用小部分的编译时间获得大部分的效率提升，而且由于在执行过程中时刻监测，对内联代码等优化也起到了很大的作用。由于面向对象的多态性，一个方法可能对应了很多种不同实现，自适应优化就可以通过监测只内联那些用到的代码，大大减少了内联函数的大小。

　　Sun JDK在编译上采用了两种模式：Client和Server模式。前者较为轻量级，占用内存较少。后者的优化程序更高，占用内存更多。

　　在Server模式中会进行对象的逃逸分析，即方法中的对象是否会在方法外使用，如果被其它方法使用了，则该对象是逃逸的。对于非逃逸对象，JVM 会在栈上直接分配对象(所以对象不一定是在堆上分配的)，线程获取对象会更加快速，同时当方法返回时，由于栈帧被抛弃，也有利于对象的垃圾收集。 Server模式还会通过分析去除一些不必要的同步，感兴趣的同学可以研究一下Sun JDK 6引入的Biased Locking机制。

　　此外，执行引擎也必须保证线程安全性，因而JMM(Java Memory Model)也是由执行引擎确保的。