《Java虛擬機規範》將虛擬機的內存分爲以下幾個區域：
- 堆區：堆區是JVM中最大的一塊內存區域，按照垃圾分代收集的角度劃分，又可以分成年輕代和老年代，而年輕代內存又被分成三部分，Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間，默認情況下年輕代按照8:1:1的比例來分配；
- 方法區：存儲類信息、常量、靜態變量等數據，是線程共享的區域；
- 棧區：棧區有線程獨享，棧區又可以具體分爲虛擬機棧、本地方法棧和程序計數器。
堆區
堆區是虛擬機管理的內存中最大的一塊。這塊內存區域的主要功能就是存放Java對象和數組。這個區域是被所有線程共享的。
根據《Java虛擬機規範》的規定，Java堆可以處於物理上不連續的內存空間中，但在邏輯上它應該被視爲連續的，這點就像我們用磁盤空間去存儲文件一樣，並不要求每個文件都連續存放。但對於大對象（典型的如數組對象），多數虛擬機實現出於實現簡單、存儲高效的考慮，很可能會要求連續的內存空間。
有些資料上會提到堆區的內存空間可以繼續分成“新生代”、“老年代”、“永久代”、“Eden空間”、“From Survivor空間”和“ToSurvivor空間”等。
需要注意的是這種劃分方式不是《Java虛擬機規範》對Java堆的進一步劃分，而是因爲現在很多垃圾收集算法都是根據分代理論進行垃圾收集的，所以纔有這樣的劃分方式。
但現如今HotSpot中也出現了不採用分代設計的新垃圾收集器，再按照上面的提法就有很多需要商榷的地方了。
Java堆既可以被實現成固定大小的，也可以是可擴展的，不過當前主流的Java虛擬機都是按照可擴展來實現的（通過參數-Xmx和-Xms設定）。如果在Java堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法再擴展時，Java虛擬機將會拋出OutOfMemoryError異常。
Java堆區相關的控制參數
- -Xms設置堆的最小空間大小。
- -Xmx設置堆的最大空間大小。
- -XX:NewSize設置新生代最小空間大小。
- -XX:MaxNewSize設置新生代最大空間大小。
- -Xss設置每個線程的堆棧大小。
沒有直接設置老年代的參數，但是可以設置堆空間大小和新生代空間大小兩個參數來間接控制。
棧區
從上面的介紹可以知道，棧區可以分爲
- 虛擬機棧
- 本地方法棧
- 程序計數器區
虛擬機棧
Java虛擬機棧是線程私有的，生命週期和線程相同。
虛擬機棧描述的是Java方法執行的線程內存模型：每個方法被執行的時候，Java虛擬機都會同步創建一個棧幀（StackFrame）用於存儲局部變量表、操作數棧、動態連接、方法出口等信息。每一個方法被調用直至執行完畢的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。
在《Java虛擬機規範》中，對這個內存區域規定了兩類異常狀況：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Java虛擬機棧容量可以動態擴展[插圖]，當棧擴展時無法申請到足夠的內存會拋出OutOfMemoryError異常。
本地方法棧
本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別只是虛擬機棧爲虛擬機執行Java方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是爲虛擬機使用到的本地（Native）方法服務。
《Java虛擬機規範》對本地方法棧中方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有任何強制規定，因此具體的虛擬機可以根據需要自由實現它，甚至有的Java虛擬機（譬如Hot-Spot虛擬機）直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二爲一。與虛擬機棧一樣，本地方法棧也會在棧深度溢出或者棧擴展失敗時分別拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
程序計數器
程序計數器可以看作是當前線程所執行字節碼的行號指示器。在Java虛擬機的概念模型裏，字節碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令，它是程序控制流的指示器，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
如果線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；如果正在執行的是本地（Native）方法，這個計數器值則應爲空（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。
方法區
方法區（Method Area）與Java堆一樣，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型信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼緩存等數據。
在JDK 8以前，很多地方會將方法區和永久代的概念等價，並且使用下面的參數設置永久代的大小。
- -XX:PermSize設置永久代最小空間大小。
- -XX:MaxPermSize設置永久代最大空間大小。
到了JDK 8中，HotSpot的開發團隊完全廢棄了永久代（PermGem）的概念，改用與JRockit、J9一樣在本地內存中實現的元空間（Meta-space）來代替，把JDK 7中永久代還剩餘的內容（主要是類型信息）全部移到元空間中。因此上面的參數在JDK 8以後也不再適用了。
《Java虛擬機規範》對方法區的約束是非常寬鬆的，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，甚至還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行爲在這個區域的確是比較少出現的，但並非數據進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。
根據《Java虛擬機規範》的規定，如果方法區無法滿足新的內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。
使用以下參數可以設置元空間的大小
- -XX:MaxMetaspaceSize=128m
假如不設置這個參數，元空間的大小將不受約束。系統能提供多大的內存，元空間就能使用多少內存。
運行時常量池
運行時常量池也是方法區的一部分。運行時常量池相對於Class文件常量池的另外一個重要特徵是具備動態性，Java語言並不要求常量一定只有編譯期才能產生，也就是說，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，這種特性被開發人員利用得比較多的便是String類的intern()方法。
直接內存
這邊講的直接內存並不屬於虛擬機運行時數據區的一部分，也不是《Java虛擬機規範》中定義的內存區域。但是這部分內存也被頻繁地使用，而且也可能導致OutOfMemoryError異常出現。
本機直接內存的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，既然是內存，則肯定還是會受到本機總內存（包括物理內存、SWAP分區或者分頁文件）大小以及處理器尋址空間的限制，一般服務器管理員配置虛擬機參數時，會根據實際內存去設置-Xmx等參數信息，但經常忽略掉直接內存，使得各個內存區域總和大於物理內存限制（包括物理的和操作系統級的限制），從而導致動態擴展時出現OutOfMemoryError異常。