JVM(java虚拟机)的体系结构：

1. 堆(Heap) : 分配内存空间, 保存类的实例(对象), 线程共享;
2. 方法区(Method Area) : 它用于存储已被虚拟机加载的类模板信息、常量、静态成员变量(它属于类的属性)、即时编译器编译后的代码缓存等数据。线程共享;
3. Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack): 存放对象引用, 一般用来函数计算。为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务。线程私有,生命周期与线程相同。
4. 本地方法栈(Native Method Stacks) : 为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。一个线程一个栈区, 线程私有;
5. pc寄存器(程序计数器) : 寄存器在处理器内部, 由编译器分配, 且数量有限;

6. 执行引擎（解释器、JIT即时编译器) : Java虚拟机核心的组成部分，它是用于负责装载字节码到其内部，但是字节码并不能直接在操作系统上运行，那么执行引擎就是将字节码指令解释/编译为对应平台上的本地机器指令。简单来说，JVM执行引擎充当了将高级语言翻译为机器语言的翻译者。
7. 本地接口库 : 寄存器在处理器内部, 由编译器分配, 且数量有限;

堆区 (Heap):

1. 存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令)
2. jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身

Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，从回收内存的角度看，由于现代垃圾收集器大部分都是基于分代收集理论设计的，所以Java堆中经常会出现“新生代”“老年代”“永久代”“Eden空间”“From Survivor空间”“To Survivor空间”等名词。

如果从分配内存的角度看，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB），以提升对象分配时的效率。不过无论从什么角度，无论如何划分，都不会改变Java堆中存储内容的共性，无论是哪个区域，存储的都只能是对象的实例，将Java堆细分的目的只是为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。

根据《Java虚拟机规范》的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的，但对于大对象（典型的如数组对象），多数虚拟机实现出于实现简单、存储高效的考虑，很可能会要求连续的内存空间。

Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过参数-Xmx和-Xms设定）。如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

栈区:

一、虚拟机栈（java栈 Java Virtual Machine Stack）：

虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者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）。这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（Slot）来表示，其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个变量槽，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，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。请读者注意，这里说的“大小”是指变量槽的数量，虚拟机真正使用多大的内存空间（譬如按照1个变量槽占用32个比特、64个比特，或者更多）来实现一个变量槽，这是完全由具体的虚拟机实现自行决定的事情。

在《Java虚拟机规范》中，对Java虚拟机栈规定了两类异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

1. 每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)，对象都存放在堆区中
2. 每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。
3. 栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。

Java栈也是"线程私有"的内存区域,这个栈中又会对应包含多个栈帧,每调用一个方法时就会往栈中创建并压入一个栈帧,栈帧是用来存储方法数据和部分过程结果的数据结构,每一个方法从调用到最终返回结果的过程,就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程 [先进后出]。

二、本地方法栈 (Native Method Stacks)：

粗略解释：融合不同的编程语言为Java所用,它的初衷是融合C/C++程序。

《Java虚拟机规范》对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有任何强制规定，因此具体的虚拟机可以根据需要自由实现它，甚至有的Java虚拟机（譬如Hot-Spot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

方法区 (Method Area):

1. 又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量。
2. 方法区中包含的都是在整个程序中永远唯一的元素，如class，static变量。
3. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。

包含：
运行时常量池
自动和方法数据
构造函数和普通方法的字节码内容
一些特殊方法
字符串常量池：在编译阶段就把所有的字符串文字放到一个常量池中。节省内存空间，常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一个空间。

虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫作“非堆”（Non-Heap），目的是与Java堆区分开来。

类包含其对应的元数据，比如类的层级信息，方法数据和方法信息（如字节码，栈和变量大小），运行时常量池，已确定的符号引用和虚方法表。Java8开始这些数据被移到了一个与堆不相连的本地内存区域，这个区域就是我们要提到的元空间。

在JDK 8以前，许多Java程序员都习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序，很多人都更愿意把方法区称呼为“永久代”（Permanent Generation），或将两者混为一谈。本质上这两者并不是等价的，因为仅仅是当时的HotSpot虚拟机设计团队选择把收集器的分代设计扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样使得HotSpot的垃圾收集器能够像管理Java堆一样管理这部分内存，省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。

在 JDK8 之前的 HotSpot 虚拟机中，类的这些“永久的”数据存放在一个叫做永久代的区域。永久代一段连续的内存空间，我们在 JVM 启动之前可以通过设置 -XX:MaxPermSize 的值来控制永久代的大小，32 位机器默认的永久代的大小为 64M，64 位的机器则为 85M。永久代的垃圾回收和老年代的垃圾回收是绑定的，一旦其中一个区域被占满，这两个区都要进行垃圾回收。但是有一个明显的问题，由于我们可以通过‑XX:MaxPermSize 设置永久代的大小，一旦类的元数据超过了设定的大小，程序就会耗尽内存，并出现内存溢出错误 (OOM)。

当年使用永久代来实现方法区的决定并不是一个好主意，这种设计导致了Java应用更容易遇到内存溢出的问题（永久代有-XX：MaxPermSize的上限，即使不设置也有默认大小，而J9和JRockit只要没有触碰到进程可用内存的上限，例如32位系统中的4GB限制，就不会出问题），而且有极少数方法（例如String::intern()）会因永久代的原因而导致不同虚拟机下有不同的表现。

在JDK 6的时候HotSpot开发团队就有放弃永久代，逐步改为采用本地内存（NativeMemory）来实现方法区的计划了。到了JDK 7的HotSpot，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移出，而到了JDK 8，终于完全废弃了永久代的概念，改用与JRockit、J9一样在本地内存中实现的元空间（Meta-space）来代替，把JDK 7中永久代还剩余的内容（主要是类型信息）全部移到元空间中。

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制，但可以通过以下参数来指定元空间的大小：

-XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。

对于一个 64 位的服务器端 JVM 来说，其默认的–XX:MetaspaceSize 值为 21MB。这就是初始的高水位线。一旦触及到这个水位线，Full GC 将会被触发并卸载没有用的类（即这些类对应的类加载器不再存活），然后这个高水位线将会重置。新的高水位线的值取决于 GC 后释放了多少元空间。如果释放的空间不足，这个高水位线则上升。如果释放空间过多，则高水位线下降。如果初始化的高水位线设置过低，上述高水位线调整情况会发生很多次。通过垃圾回收器的日志我们可以观察到 Full GC 多次调用。为了避免频繁的 GC，建议将–XX:MetaspaceSize 设置为一个相对较高的值。

-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。

除了上面两个指定大小的选项以外，还有两个与 GC 相关的属性：

-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集.

-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集

现在我们在 JDK 8下重新运行一下代码段 4，不过这次不再指定 PermSize 和 MaxPermSize。而是指定 MetaSpaceSize 和 MaxMetaSpaceSize的大小。

根据《Java虚拟机规范》的规定，如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）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表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是说，并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的intern()方法可以强制将String放入常量池。

既然运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

延伸：
Class文件中的信息常量池

在Class文件结构中，最头的4个字节用于存储Megic Number，用于确定一个文件是否能被JVM接受，再接着4个字节用于存储版本号，前2个字节存储次版本号，后2个存储主版本号，再接着是用于存放常量的常量池，由于常量的数量是不固定的，所以常量池的入口放置一个U2类型的数据(constant_pool_count)存储常量池容量计数值。

常量池主要用于存放两大类常量：字面量(Literal)和符号引用量(Symbolic References)，字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：

• 类和接口的全限定名
• 字段名称和描述符
• 方法名称和描述符

pc寄存器(程序计数器):

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

在Java虚拟机的概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

执行引擎（解释器、JIT即时编译器) :

执行引擎的工作过程

1、执行引擎在执行的过程中究竟需要执行什么样的字节码指令安全依赖于PC寄存器。

2、每当执行完一项指令操作后，PC寄存器就会更新下一条需要被执行的指令地址。

3、当然方法在执行的过程中，执行引擎有可能通过存储在局部变量表中的对象引用准确定位到存储在Java堆区中的对象实例信息，以及通过对象头中的元数据指针定位到目标对象的类型信息。

HotSpot执行引擎中包含解释器和JIT编译器

1、什么是解释器：
当Java虚拟机启动时会根据预定义对字节码采用逐行解释的方式执行，将每条字节码文件中的内容“解释”为对应平台的本地机器指令执行。

优缺点：响应速度快，但是总体效率较低。

2、JIT编译器（高效速度快）：
就是虚拟机将源代码直接编译成本地机器平台相关的机器语言。寻找热点代码（就是高频执行的代码）将其放入元空间中，也就是元空间中存放的JIT缓存代码。

优缺点：响应速度稍慢，但是总体效率很高。有寻找热点代码的特性。

所以说Java语言是半编译半解释型语言：
注意：不要理解成是先编译后解释，是Java在执行Java代码时，HotSpot虚拟机默认是解释执行与编译执行二者结合起来进行的。

JIT编译器的触发

方法调用计数器：这个计数器就用于统计方法被调用的次数，它的默认阈值在Client模式下是1500次，在 Service 模式下是10000次。超过这个阈值就会触发JIT编译，把编译找到的热点代码存放在元空间中，这样执行效率就会大大提高。
当然阈值可以通过虚拟机参数**-XX:CompileThreshold**来手动设定。

另外：64位的机器默认就是使用的Service模式、JIT编译和解释器执行混合模式（这样的模式执行效率最高）。

另外：不管是汇编语言还是高级语言（比如：C/C++、Java、Python、GO…）在执行的时候都要先汇编到机器指定才可以被CPU执行。

本地接口库 JNI（Java Native Interface）

是Java的SDK一部分，因Java无法直接访问到操作系统底层如硬件系统，为此 Java提供了JNI来实现对于底层的访问。本地程序中的函数也可以调用Java层的函 数，即JNI实现了Java和本地代码间的双向交互。被Native关键字声明的方法说明该方法不是以Java语言实现的，而是以 本地语言（个人理解可以和操作系统直接交互的语言）实现的，Java可以直接拿来用。

例如：
java.lang.Thread 的 setPriority()设置优先级的方法是用java实现的，但是实现调用的是该类里的本地方法setPriority0()。这个本地方法是用C实现的，并被植入JVM内部，在Windows 95的平台上，这个本地方法最终将调用Win32 SetPriority() API。这是一个本地方法的具体实现由JVM直接提供，更多的情况是本地方法由外部的动态链接库（external dynamic link library）提供，然后被JVM调用。

详细:

程序运行时，我们最好对数据保存到什么地方做到心中有数。特别要注意的是内在的分配，有六个地方都可以保存数据：

1. 寄存器。这是最快的保存区域，因为它位于和其他所有保存方式不同的地方：处理器内部。然而，寄存器的数量十分有限，所以寄存器是根据需要由编译器分配。我们对此没有直接的控制权，也不可能在自己的程序里找到寄存器存在的任何踪迹。
2. 堆栈。驻留于常规RAM（随机访问存储器）区域。但可通过它的“堆栈指针”获得处理的直接支持。堆栈指针若向下移，会创建新的内存；若向上移，则会释放那些内存。这是一种特别快、特别有效的数据保存方式，仅次于寄存器。创建程序时，Java编译器必须准确地知道堆栈内保存的所有数据的“长度”以及“存在时间”。这是由于它必须生成相应的代码，以便向上和向下移动指针。这一限制无疑影响了程序的灵活性，所以尽管有些java数据要保存在堆栈里——特别是对象句柄，但java对象并不放到其中。
3. 堆。一种常规用途的内存池（也在RAM区域），其中保存了java对象。和堆栈不同：“内存堆”或“堆”最吸引人的地方在于编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间。因此，用堆保存数据时会得到更大的灵活性。要求创建一个对象时，只需用new命令编制相碰的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存。当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价：在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间
4. 静态存储。这儿的“静态”是指“位于固定位置”。程序运行期间，静态存储的数据将随时等候调用。可用static关键字指出一个对象的特定元素是静态的。但java对象本身永远都不会置入静态存储空间。
5. 常数存储。常数值通常直接置于程序代码内部。这样做是安全的。因为它们永远都不会改变，有的常数需要严格地保护，所以可考虑将它们置入只读存储器（ROM）。
6. 非RAM存储。若数据完全独立于一个程序之外，则程序不运行时仍可存在，并在程序的控制范围之外。其中两个最主要的例子便是“流式对象”和“固定对象”。对于流式对象，对象会变成字节流，通常会发给另一台机器，而对于固定对象，对象保存在磁盘中。即使程序中止运行，它们仍可保持自己的状态不变。对于这些类型的数据存储，一个特别有用的技艺就是它们能存在于其他媒体中，一旦需要，甚至能将它们恢复成普通的、基于RAM的对象。

总结:

首先，java里面是没有静态变量这个概念的,方法里面定义一个static int i =0；java里只有静态成员变量。它属于类的属性。至于他放在那里？楼上说的是静态区。我不知道到底有没有这个翻译。但是 深入jvm里是是翻译为方法区的。虚拟机的体系结构：堆,方法区，本地方法栈，pc寄存器。而方法区保存的就是一个类的模板，堆是放类的实例的。栈是一般来用来函数计算的。随便找本计算机底层的书都知道了。栈里的数据，函数执行完就不会存储了。这就是为什么局部变量每一次都是一样的。就算给他加一后，下次执行函数的时候还是原来的样子。