1.運行時數據區
jvm運行過程中會將所管理的內存根據用途及創建銷燬時間分爲若干不同的區域，即如下圖所示
2.運行時數據區內存區域詳解
2.1.程序計數器
程序計數器是記錄當前線程所執行的字節碼的行號指示器。
JAVA代碼編譯後的字節碼在未經過JIT（實時編譯器）編譯前，其執行方式是通過“字節碼解釋器”進行解釋執行。字節碼解釋器工作就是通過改變計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等都需要依賴計數器來完成。
舉個例子（多線程執行過程）
JVM的多線程是通過CPU時間片輪轉（即線程輪流切換並分配處理器執行時間）算法來實現的。也就是說，某個線程在執行過程中可能會因爲時間片耗盡而被掛起，而另一個線程獲取到時間片開始執行。當被掛起的線程重新獲取到時間片的時候，它要想從被掛起的地方繼續執行，就必須知道它上次執行到哪個位置，在JVM中，通過程序計數器來記錄某個線程的字節碼執行位置。因此，程序計數器是具備線程隔離的特性，也就是說，每個線程工作時都有屬於自己的獨立計數器。
- 如果線程正在執行的是java方法，則計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼執行的地址，如果正在執行的是Native方法，則計數器爲空（undefined）。
- 此內存區域是唯一一個在java虛擬機規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
- 程序計數器是一塊較小的內存區域，在計算JVM內存時可以忽略不計。
2.2.虛擬機棧
虛擬機棧描述的是java方法執行的內存模型，每個方法被執行的同時都會創建一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息，每一個方法被調用只執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機中從入棧到出棧的過程。
平時所說的java堆棧劃分的比較粗糙，通常關注的是裏面比較重要的大塊，其中所說的棧就是指的虛擬機棧，或着說是虛擬機棧中的局部變量表。
- 局部表量表存放了編譯器可知的各種基本數據類型、對象引用和returnAddress類型。
- 局部變量表所需的內存空間是在編譯期完成分配，進入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的局部變量空間（Slot）是完全確定的，在運行期間不會改變局部變量表的大小。
java規範中虛擬機棧區域規定了兩種異常情況：
- 如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常
- 如果虛擬機棧可以動態擴展，當擴展無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError異常。
2.3.本地方法棧
虛擬機棧是爲java方法服務，本地方法棧是爲使用到的Native方法（就是一個java調用非java代碼的接口）服務。
虛擬機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有強制規定，因此不同虛擬機可以自由的實現它。甚至有的虛擬機（HotSpot）直接把本地房發展和虛擬機棧合二爲一。
本地方法棧也會拋出StackOverflowError異常和OutOfMemoryError異常。
2.4.堆
java堆是虛擬機所管理的內存中最大的一塊，是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時創建。java堆作用就是所有的對象實例及數組都在堆上分配。但是隨着JIT比阿尼一起的發展與逃逸分析技術的成熟，棧上分配、標量替換優化技術會導致個別對象不在堆上分配。
java堆是垃圾收集器管理的主要區域，因此也成爲GC堆。按照收集器的分代收集算法java堆還可分成新生代與老年代。新生代還可細分爲Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間。
根據java虛擬機規範，java堆可以處於物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上是連續的即可，就像磁盤空間一樣。在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是可擴展的，可以通過-Xmx和-Xms控制。
如果在堆中沒有內存完成實例分配並且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。
2.5.方法區
方法區是各個線程共享的內存區域，它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常亮、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。雖然java虛擬機規範把方法區描述爲堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做“非堆”。
按照HotSpot虛擬機的習慣，方法區也可以叫做永久代（java8之後取消了永久代，新增了元空間）。對於其他虛擬機來說不存在永久代概念。
方法區除了和java堆一樣不需要連續的內存和可以選擇固定大小或者可擴展外，還可以選擇不實現垃圾收集。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載。
根據java虛擬機規範，當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。
2.5.1.運行時常量池
運行時常量池是方法區的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池（Constant Pool Table），用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載後存放奧方法區的運行時常量池中。
java虛擬機對Class文件的每一部分的格式都有嚴格的規定，每一個字節用於存儲哪種數據都必須符合規範上的要求，這樣纔會被虛擬機認可、裝在和執行。但對於運行時常量池，java虛擬機規範沒做任何要求，不同的虛擬機可以按照自己的需要來實現這個內存區域。不過，一般來說，除了保存Class文件描述的符號引用外，還會把翻譯出來的直接引用也存儲在運行時常量池中。
運行時常量池相對於Class文件常量池的另一箇中啊喲特性是具備動態性。java語言並不要求常量一定只能在編譯器產生，也就是並非預置入Class文件中常量池的內容才能進入方法區運行時常量池，運行期間也可以將新的常量放入池中，這種特性用的多是便是String類的intern()方法。
運行時常量池是方法區的一部分，就會受到方法區內存的限制，當常量池無法再申請到內存時會拋出OutOfMemoryError異常。
3.直接內存
直接內存（Direct Memory）並不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是虛擬機規範中定義的內存區域，但這部分內存也被頻繁的使用，而且也可能導致OutOfMemoryError異常的出現。
JDK1.4中新加入了NIO類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數庫直接分配堆外內存，然後通過存儲在java堆裏面的DirectByteBuffer對象作爲這塊內存的引用進行操作，這樣能在一些場景中顯著提高性能，因爲避免了在java堆和Native堆中來回複製數據。
顯然，本機直接內存的分配不會受到java堆大小的限制，但是肯定會受到本機總內存的大小及處理器尋址空間的限制。配置java虛擬機參數時，一般會根據實際內存設置-Xmx等參數信息，但經常會忽略到直接內存，使得各個內存區域的總和大於物理內存限制（包括物理上的和操作系統級的限制），從而導致動態擴展時出現OutOfMemoryError異常。
參考資料：
《深入理解JAVA虛擬機》
https://www.cnblogs.com/manayi/p/9290490.html