1.运行时数据区
jvm运行过程中会将所管理的内存根据用途及创建销毁时间分为若干不同的区域，即如下图所示
2.运行时数据区内存区域详解
2.1.程序计数器
程序计数器是记录当前线程所执行的字节码的行号指示器。
JAVA代码编译后的字节码在未经过JIT（实时编译器）编译前，其执行方式是通过“字节码解释器”进行解释执行。字节码解释器工作就是通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等都需要依赖计数器来完成。
举个例子（多线程执行过程）
JVM的多线程是通过CPU时间片轮转（即线程轮流切换并分配处理器执行时间）算法来实现的。也就是说，某个线程在执行过程中可能会因为时间片耗尽而被挂起，而另一个线程获取到时间片开始执行。当被挂起的线程重新获取到时间片的时候，它要想从被挂起的地方继续执行，就必须知道它上次执行到哪个位置，在JVM中，通过程序计数器来记录某个线程的字节码执行位置。因此，程序计数器是具备线程隔离的特性，也就是说，每个线程工作时都有属于自己的独立计数器。
- 如果线程正在执行的是java方法，则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码执行的地址，如果正在执行的是Native方法，则计数器为空（undefined）。
- 此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
- 程序计数器是一块较小的内存区域，在计算JVM内存时可以忽略不计。
2.2.虚拟机栈
虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型，每个方法被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、方法出口等信息，每一个方法被调用只执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。
平时所说的java堆栈划分的比较粗糙，通常关注的是里面比较重要的大块，其中所说的栈就是指的虚拟机栈，或着说是虚拟机栈中的局部变量表。
- 局部表量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型。
- 局部变量表所需的内存空间是在编译期完成分配，进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间（Slot）是完全确定的，在运行期间不会改变局部变量表的大小。
java规范中虚拟机栈区域规定了两种异常情况：
- 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
- 如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
2.3.本地方法栈
虚拟机栈是为java方法服务，本地方法栈是为使用到的Native方法（就是一个java调用非java代码的接口）服务。
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此不同虚拟机可以自由的实现它。甚至有的虚拟机（HotSpot）直接把本地房发展和虚拟机栈合二为一。
本地方法栈也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。
2.4.堆
java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。java堆作用就是所有的对象实例及数组都在堆上分配。但是随着JIT比阿尼一起的发展与逃逸分析技术的成熟，栈上分配、标量替换优化技术会导致个别对象不在堆上分配。
java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也成为GC堆。按照收集器的分代收集算法java堆还可分成新生代与老年代。新生代还可细分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。
根据java虚拟机规范，java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，可以通过-Xmx和-Xms控制。
如果在堆中没有内存完成实例分配并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
2.5.方法区
方法区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信息、常亮、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。虽然java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做“非堆”。
按照HotSpot虚拟机的习惯，方法区也可以叫做永久代（java8之后取消了永久代，新增了元空间）。对于其他虚拟机来说不存在永久代概念。
方法区除了和java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
根据java虚拟机规范，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
2.5.1.运行时常量池
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（Constant Pool Table），用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放奥方法区的运行时常量池中。
java虚拟机对Class文件的每一部分的格式都有严格的规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求，这样才会被虚拟机认可、装在和执行。但对于运行时常量池，java虚拟机规范没做任何要求，不同的虚拟机可以按照自己的需要来实现这个内存区域。不过，一般来说，除了保存Class文件描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个中啊哟特性是具备动态性。java语言并不要求常量一定只能在编译器产生，也就是并非预置入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，这种特性用的多是便是String类的intern()方法。
运行时常量池是方法区的一部分，就会受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
3.直接内存
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但这部分内存也被频繁的使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常的出现。
JDK1.4中新加入了NIO类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在java堆和Native堆中来回复制数据。
显然，本机直接内存的分配不会受到java堆大小的限制，但是肯定会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制。配置java虚拟机参数时，一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常会忽略到直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制（包括物理上的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。
参考资料：
《深入理解JAVA虚拟机》
https://www.cnblogs.com/manayi/p/9290490.html
