É verdade que os tipos de dados primitivos são sempre armazenados na pilha, enquanto as instâncias de tipos de dados de referência estão no heap?

Nem sempre é correto.

O armazenamento de tipos de dados primitivos e referências a objetos depende do contexto:

• Variáveis locais:

  • Tipos de dados primitivos declarados como variáveis locais dentro de métodos geralmente são armazenados na pilha.
  • Referências a objetos declaradas como variáveis locais também são armazenadas na pilha. As próprias instâncias de objetos estão no heap.

• Campos de objetos (variáveis de instância):

  • Tipos de dados primitivos que são campos de objetos são armazenados no heap como parte do próprio objeto.
  • Referências a outros objetos que são campos de objetos também são armazenadas no heap como parte do próprio objeto. Os objetos referenciados também estarão no heap.

• Variáveis estáticas:

  • Variáveis estáticas (tanto primitivas quanto de referência) são armazenadas como parte dos dados da classe numa área de memória frequentemente chamada PermGen (antes do Java 8) ou Metaspace (Java 8 e acima), mas conceitualmente diferem da pilha de chamadas para variáveis locais.

• Análise de escape:

  • A JVM pode aplicar uma otimização chamada Escape Analysis. Se a JVM determinar que um objeto criado num método não "escapa" para além desse método (ou seja, não fica acessível de fora), esse objeto pode ser alocado diretamente na pilha em vez do heap (Substituição Escalar). Essa otimização evita custos de coleta de lixo para tais objetos.

Assim, embora variáveis locais primitivas e referências a objetos sejam armazenadas na pilha, as instâncias de objetos em si estão sempre no heap, e os campos de objetos também estão no heap junto com o objeto. Otimizações como a Escape Analysis podem alterar esse comportamento em casos excepcionais.