运行时数据区域
Java 虚拟机运行时区域主要由：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、堆和方法区组成，其中堆和方法区是所有线程共享的数据区域，程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈是线程隔离的。
程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，可以看作当前线程所执行字节码的行号指示器。通过改变程序计数器的值，来确定下一条需要执行的字节码指令。程序中的分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等都是通过修改程序计数器的值来完成的。
如果线程执行的是一个 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地址；如果执行的本地方法（Native Method），这个计数器的值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。
虚拟机栈
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈，动态链接、方法出口信息等。每个方法从调用到执行完成的过程，对应一个栈帧在虚拟机栈从入栈到出栈的过程。
虚拟机栈中规定两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机运行所允许的深度，会抛出 StackOverflowError 异常；如果虚拟机栈在动态扩展（现在大部分虚拟机都可以动态扩展，也允许固定长度）中无法申请到足够的内存，会抛出 OutOfMemoryError 异常。
本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stack）和虚拟机栈的作用相似，本地方法栈是为 Native 方法服务的。此区域也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 两种异常
堆
Java 堆（Java Heap）是 Java 虚拟机管理的内存中最大的一块，堆被所有的线程共享，在虚拟机启动的时候创建。几乎所有的对象实例和数组都要在堆上分配。堆是 GC 管理的主要区域。
从内存回收的角度，由于现在收集器基本都是采用分代收集的算法，所以 Java 堆还可以细分为：新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。再细分一点的可以分为：Eden 空间、From Survivor（S0) 空间和 To Survivor（S1) 空间等。
从内存的分配角度，线程共享的 Java 堆可能分配出多个线程私有的本地线程分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer， TLAB）。
如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展时，会抛出 OutOfMemoryError。
在默认情况下，Eden 空间和每个 Survivor 空间的大小比例为 8/1，可以通过 JVM 参数
-XX:SurvivorRatio来调节 Eden 和 Survivor 的空间分配。
在新生代发生的 GC 称为 Minor GC，在老年代发生的 GC 称为 Major GC。
方法区
方法区（Method Area）和堆一样，也是线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器（JIT）编译后的代码等。虽然 Java 虚拟机规范中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它有一个别名叫 Non-Heap（非堆），和 Java 堆区分开来。
在 HotSpot 虚拟机中，方法区又常被称为永久代（Permanent Generation）。
方法区的内存回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载。
运行时常量池
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，还有还有一项是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容在类加载后进入方法区运行时常量池存放。
当常量池无法再申请到内存的时候，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。
直接内存
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区域的一部分，但是这部分经常会导致 OutOfMemoryError 异常出现。
在 JDK 1.4 中心加入 NIO（New Input/Output)类，引入了基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的 I/O 方式，可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样在一些场景中性能显著提高，因为避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。
要注意的是，在 JVM 设定 -Xmx 等参数信息的时候，是不包含直接内存的。而如果按照物理机内存设定堆内存，而不考虑直接内存时，导致 JVM 设定的总内存大于物理机内存，从而在动态扩展时会抛出 OutOfMemoryError 异常。
