運行時數據區域
程序計數器
程序計數器是一個較小的空間，可看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器，是程序控制流的指示器，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，從而實現分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等工，因此線程都是獨立的，不同線程互不影響，獨立存儲。
程序計數器只記錄線程執行的JAVA方法，爲正在執行的虛擬機字節碼指令的地址
是唯一一個不會出現任何OutOfMemoryError的區域
JAVA虛擬機棧
Java虛擬機棧爲線程私有，生命週期同線程相同，描述的是Java方法執行的線程內存模型。
每一個方法被調用直到執行完畢的過程，實際上是一個棧幀在虛擬機棧從入棧到出棧的過程，當方法被執行時，Java虛擬機棧都會同步創建一個棧幀用來記錄存儲局部表量表、操作數棧、方法出口等信息。
棧幀的局部變量表存放了編譯器的各種Java虛擬機基本數據類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象引用（reference類型，它並不等同於對象本身，可能是一個指向對象起始地址的引用指針，也可能是指向一個代表對象的句柄或者其他與此對象相關的位置returnAddress類型（指向了一條字節碼指令的地址）。
局部變量表所需的內存空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在棧幀中分配多大的局部變量空間是完全確定下來的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。（這裏的大小指的是變量槽的數量，變量槽的具體大小實現由虛擬機自行決定）
這個區域會出現兩類異常：
· StackOverflowError：線程請求的棧深度大於虛擬機所能允許的深度
· OutOfMemoryError: 棧擴展時無法申請到足夠的內存（前提Java虛擬機棧容量可以動態擴展）
PS : HotSpot虛擬機的棧容量是不可以動態擴展的，以前的Classic虛擬機就可以，所以在HotSpot虛擬機上是不會由於虛擬機棧無法擴展而導致OutOfMemoryError異常——只要線程申請棧空間成功了就不會有OOM，但是如果申請時就失敗，仍然是會出現OOM異常的。
本地方法棧
本地方法棧於Java虛擬機棧作用類似，區別是虛擬機棧執行的Java方法，而本地方法棧執行的是Native方法
《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。
Java堆
Java堆（Java Heap）爲虛擬機管理的內存中最大的一塊，爲所有線程共享，作用是存放對象實例，“幾乎”所有的對象實例都在這裏分配內存。
Java堆是垃圾收集器管理的內存區域，即所謂的“GC堆”，現代垃圾收集器大部分是基於分代收集理論去設計的（像HotSpot，內部大部分垃圾收集器是基於分代思想），所以Java堆中經常會出現“新生代”“老年代”“永久代”“Eden空間”“From Survivor空間”“To Survivor空間”等名詞，但這只是一種理念，並非每個Java虛擬機堆內存都會劃分代。
從分配內存的角度看，所有線程共享的Java堆中可以劃分出多個線程私有的分配緩衝區，提升對象分配時的效率。不過無論從什麼角度劃分，無論是哪個區域，都不會改變Java堆中存儲內容的共性，存儲的都只能是對象的實例，將Java堆細分的目的只是爲了更好地回收內存，或者更快地分配內存。
Java堆從物理角度上可以處於不連續的內存空間，但是在邏輯上它是連續的，但對於大對象（如數組對象），多數虛擬機出於簡單、效率，會要求連續的空間。
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。
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。《Java虛擬機規範》中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作“非堆”（Non-Heap），目的是與Java堆區分開來。
方法區在以前經常被稱爲“永生代”，實際並不等價。這個說法主要是當時的HotSpot虛擬機，其把收集器的分代設計擴展至方法區，或者說使用永久代來實現方法區而已，使得HotSpot的垃圾收集器能夠像管理Java堆一樣管理這部分內存。但是其他虛擬機不存在永久代的概念的。原則上如何實現方法區屬於虛擬機實現細節，不受《Java虛擬機規範》管束，並不要求統一。
但是，用永久代來實現方法區，會存在更容易遇到內存泄漏的問題（永久代有-XX：MaxPermSize的上限，即使不設置也有默認大小，而J9和JRockit只要沒有觸碰到進程可用內存的上限，例如32位系統中的4GB限制，就不會出問題）。到了JDK 7的HotSpot，已經把原本放在永久代的字符串常量池、靜態變量等移出，而到了JDK 8，終於完全廢棄了永久代的概念，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。
垃圾收集行爲在方法區較少出現，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。如果方法區無法滿足新的內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。
運行時常量池
方法區的一部分。Class文件中除了類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量與符號引用，在類加載後存放到方法區的運行時常量池中。
運行時常量池具備動態性，常量並不一定是編譯期間才放入常量池，運行期間也可以將新的常量放入池（String類的intern()方法）。
運行時常量池是方法區的一部分，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。
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《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。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）類，一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O方式，通過Native函數庫直接分配堆外內存，然後通過一個在Java堆裏面的DirectByteBuffer對象作爲這塊內存的引用進行操作，避免了在Java堆和Native堆中來回複製數據。
PS：Netty正是基於NIO，封裝了NIO的繁雜操作
顯然，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。