一、Java内存区域
上图为Java虚拟机内存模型(转自https://blog.csdn.net/ZhongGuoZhiChuang/article/details/53940562)
1、程序计数器（Program Counter Register）
程序计数器是一个比较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
如果程序执行的是一个Java方法，则计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令地址；如果正在执行的是一个本地（native，由C语言编写完成）方法，则计数器的值为Undefined，由于程序计数器只是记录当前指令地址，所以不存在内存溢出的情况，因此，程序计数器也是所有JVM内存区域中唯一一个没有定义OutOfMemoryError的区域。
注：每个程序计数器只用来记录一个线程的行号，所以它是线程私有（一个线程就有一个程序计数器）的。
2、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（Statck Frame），栈帧中存储的有局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等信息。
局部变量表中存放了编译期可知的各种基本数据类型，对象的引用，返回地址等。在局部变量表中，只有long和double类型会占用2个局部变量空间（Slot，对于32位机器，一个Slot就是32个bit），其它都是1个Slot。需要注意的是，局部变量表是在编译时就已经确定好的，方法运行所需要分配的空间在栈帧中是完全确定的，在方法的生命周期内都不会改变。
虚拟机栈中定义了两种异常，如果线程调用的栈深度大于虚拟机允许的最大深度，则抛出StatckOverFlowError（栈溢出）；不过多数Java虚拟机都允许动态扩展虚拟机栈的大小(有少部分是固定长度的)，所以线程可以一直申请栈，直到内存不足，此时，会抛出OutOfMemoryError（内存溢出）。
注：每个线程对应着一个虚拟机栈，因此虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期和线程相同。
3、本地方法栈（Native Method Stack）
同虚拟机栈，只不过本地方法栈为虚拟机使用到的native方法服务。
Sun HotSpot虚拟机把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
注：线程私有。
4、Java堆（Java Heap）
主要用于分配对象实例以及数组。
是JVM所管理的内存中最大的一块，也是垃圾收集器管理的主要区域，也称作GC堆。
-Xms参数设置最小值
-Xmx参数设置最大值 例：VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
若-Xms=-Xmx,则可避免堆自动扩展。
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出是dump出当前的内存堆转储快照。
一般的，根据Java虚拟机规范规定，堆内存需要在逻辑上是连续的（在物理上不需要），在实现时，可以是固定大小的，也可以是可扩展的，目前主流的虚拟机都是可扩展的。如果在执行垃圾回收之后，仍没有足够的内存分配，也不能再扩展，将会抛出OutOfMemoryError:Java heap space异常。
注：所有线程共享。
5、方法区（Method Area）
用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码。
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，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器后进入方法区的运行时异常常量池存放。
注：所有线程共享。
6、直接内存（Direct Memory）
直接内存并不是JVM管理的内存，可以这样理解，直接内存，就是JVM以外的机器内存，比如，你有4G的内存，JVM占用了1G，则其余的3G就是直接内存，JDK中有一种基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的内存分配方式，将由C语言实现的native函数库分配在直接内存中，用存储在JVM堆中的DirectByteBuffer来引用。由于直接内存收到本机器内存的限制，所以也可能出现OutOfMemoryError的异常。
二、内存溢出异常
1、Java堆溢出
-Xms参数设置最小值
-Xmx参数设置最大值 例：VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
若-Xms=-Xmx,则可避免堆自动扩展。
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出是dump出当前的内存堆转储快照。
2、虚拟机栈和本地方法栈溢出
根据JAVA虚拟机规范描述：
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError
如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，将抛出OutOfMemoryError。
实验表明：
在单线程下，无论是由于栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机抛出的都是StackOverflowError。
通过不断的建立新线程的方式可以产生内存溢出溢出。为每个线程的栈分配的内存越大，反而越容易产生内存溢出异常。
如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数量或者更换64位虚拟机的情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程。
假设32位windows系统虚拟机最大设为2G，虚拟机提供了参数来控制java堆和方法区这两部分最大值，剩余的内存为2G - Xmx- MaxPermSize，如果虚拟机本身进程内存大小不算在内，省下的内存就有虚拟机和本地方法栈瓜分了。每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然就越少。
3、方法区和运行时常量池溢出当运行时常量池过大或者类过多时就会导致方法区溢出。
通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区的大小，从而间接限制其中的常量池的容量。
4、直接内存溢出
通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与Java堆最大值一样。
虽然使用DerictByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配，而是通过计算得知内存无法分配，于是手动抛出异常，真正申请分配内存的方法是unsafe.allocateMemory()。