Java虛擬機(jī)在執(zhí)行Java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀時間，有的區(qū)域則依賴用戶現(xiàn)場的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。
一. 程序計數(shù)器
線程私有的。占用較小的一塊內(nèi)存空間，可以跟CUP里的PC類比，是程序執(zhí)行的控制器。通過改變計數(shù)器的值來選擇下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令, 分支，循環(huán)，跳轉(zhuǎn)，異常處理，線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個計數(shù)器來完成。如果線程執(zhí)行的是一個Java方法，PC記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是Native方法，這個計數(shù)器則為空（Undefined）。
二. Java虛擬機(jī)棧
線程私有。描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表，操作數(shù)棧，動態(tài)鏈接，方法出口等信息。每個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，都對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧和出棧的過程。
局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型，對象引用和returnAddress類型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。64位長度的long和double類型的數(shù)據(jù)占用2個局部變量空間（Slot），其余的數(shù)據(jù)類型只占用1個。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間就已經(jīng)完成分配，當(dāng)進(jìn)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是完全確定的，在方法運(yùn)行期間不會改變局部變量的大小。
會出現(xiàn)兩種異常狀況：如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)允許的深度，將會拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機(jī)可以動態(tài)擴(kuò)展，但是擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存，將會拋出OutOfMemoryError異常。
三. 本地方法棧
與虛擬機(jī)棧作用相似，區(qū)別是虛擬機(jī)棧為java方法服務(wù)，而本地方法棧為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。該區(qū)域也會拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。
四. Java堆
線程共享。唯一目的是存放對象實(shí)例，幾乎所有對象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存，也是垃圾收集器最主要的區(qū)域。從垃圾回收的角度看，可以為新生代和老年代；在細(xì)致一點(diǎn)的有Eden空間，F(xiàn)rom Survivor空間，To Survivor空間。大小可通過-Xmx 和 -Xms參數(shù)來控制。會拋出OutOfMemoryError異常。
五. 方法區(qū)
線程共享。用于存儲已被虛擬機(jī)加載的類信息，常量，靜態(tài)變量，即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。在JDK1.7的HotSpot中，已經(jīng)把原本放在永久代的字符串常量池移出。垃圾收集行為在這個區(qū)域比較少出現(xiàn)。當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，將拋出OutOfMemeoryError異常。
六. 運(yùn)行時常量池
方法區(qū)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(xiàng)信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時常量池中存放。
Java虛擬機(jī)對Class文件每一部分（自然也包括常量池）的格式都有嚴(yán)格規(guī)定，每個字節(jié)用于存儲哪種數(shù)據(jù)都必須符合規(guī)范上的要求才會被虛擬機(jī)認(rèn)可，轉(zhuǎn)載和執(zhí)行，當(dāng)對于運(yùn)行時常量池，Java虛擬機(jī)規(guī)范沒有做任何細(xì)節(jié)的要求。一般來說，除了保存Class文件中描述的符號引用外，還會把翻譯出來的直接引用也存儲在運(yùn)行時常量池中。
運(yùn)行時常量池相對于Class文件常量池的另外一個重要特性是具備動態(tài)性，Java語言并不要求常量一定只有編譯器才能產(chǎn)生，也就是并非置入Class文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時常量池，運(yùn)行期間也可以將新的常量放入池中，這種特性被開發(fā)人員利用得比較多的是String類的intern()方法。常量池?zé)o法申請到內(nèi)存時會拋出OutOfMemoryError異常。
七. 直接內(nèi)存
直接內(nèi)存并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。但是這部分也被頻繁地使用，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)。
在JDK1.4中新加入了NIO(New Input/Output)類，引入了一種基于通道（Channel）與緩沖區(qū)（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。
顯然，本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，既然是內(nèi)存，肯定還是會受到本機(jī)總內(nèi)存（包括RAM以及SWAP區(qū)或者分頁文件）大小以及處理器尋址空間的限制。服務(wù)器管理員在配置虛擬機(jī)參數(shù)時，會根據(jù)實(shí)際內(nèi)存設(shè)置-Xmx等參數(shù)，但經(jīng)常忽略直接內(nèi)存，使得各個內(nèi)存區(qū)域總和大于物理內(nèi)存限制（包括物理的和操作系統(tǒng)級的限制），從而導(dǎo)致動態(tài)擴(kuò)展時出現(xiàn)OutOfMemoryError異常。
