JVM运行时数据区域
Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域：
程序计数器(Program Counter Register)
所占的内存空间比较小，存储的是当前线程所执行的字节码行号指示器。
字节码解释器工作时是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
程序计数器是线程隔离的。因为Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换，分配处理器执行时间的方式来实现，那么在一个确定的时刻，一个处理器(一个内核)都只会执行一条线程中的指令。所以为了在线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要维护自己独立的程序计数器。
各条线程直接的计数器互不影响，独立存储。我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
如果线程正在执行的是一个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的地址；如果正在执行的是本地(Native)方法，这个计数器值则应为空(Undefined)。
Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)
Java虚拟机栈与程序计数器一样，都是线程私有的，声明周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型、对象引用(reference类型)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽(Slot)来表示，其中long和double类型会占用两个变量槽，其他的数据类型只占用一个。注意，这里的槽大小与真正使用的内存空间无关(1个变量槽可能占用32个比特或者64个比特，这个是由虚拟机来自行决定的)。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
异常情况
Java虚拟机栈规定了两类异常情况:
- 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所运行的深度,将抛出
StackOverflowError异常 - 如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展,当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出
OutOfMemoryError异常 — HotSpot虚拟机的栈容量是不可用动态扩展的,如果申请成功了就不会有OOM;如果申请时就失败,会出现OOM异常.
本地方法栈(Native Method Stack)
本地方法栈与虚拟机栈的作用类似,区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地方法服务.
《Java虚拟机规范》对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有任何强制规 定，因此具体的虚拟机可以根据需要自由实现它 — Hot-Spot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
Java堆(Java Heap)
Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块. Java堆是被所有线程共享的一块内存区域, 在虚拟机启动时创建.
这个内存区域的唯一目的是存放对象实例, Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存. — 栈上分配, 标量替换等优化手段可以不在堆上分配.
Java堆是垃圾收集器管理的内存区域.
根据《Java虚拟机规范》的规定, Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续的, 这点就像我们用磁盘空间去存储文件一样, 并不要求每个文件都连续存放. 但对于大对象(典型的如数组对象), 多数虚拟机实现出于实现简单、存储高效的考虑, 很可能会要求连续的内存空间. Java堆既可以被实现成固定大小的, 也可以是可扩展的, 不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过参数-Xmx和-Xms设定).
如果在Java堆中没有内存完成实例分配, 并且堆也无法再扩展时, Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常.
方法区(Method Area)
方法区与Java堆一样, 是各个线程共享的内存区域, 它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据.
方法区不需要连续的内存, 可以选择固定大小或者可扩展, 甚至可以选择不实现垃圾收集. 方法区的内存回收目标主要是针对常量池的回收和堆类型的卸载.
如果方法区无法满足新的内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常.
运行时常量池(Runtime Constant Pool)
运行时常量池是方法区的一部分. Class文件中除了有类的版本, 字段, 方法, 接口等描述信息外, 还有一项信息是常量池表(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存放到方法区的运行时常量池中.
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性, Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生. 也就是说, 并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池, 运行期间也可以将新的常量放入池中. — String类的intern方法, 此方法是判断常量池中是否存在此字符串, 如果不存在则将其放入常量池中, 如果存在则取常量池的地址. 此方法的返回结果为相同的字符串, 并且做了一次将字符串放入常量池中的操作, 如果常量池中存在该字符串, 返回的相同字符串的地址使用的是常量池中的地址.
当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常.
直接内存(Direct Memory)
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分, 也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域.
直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制, 但是会受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制.