Java内存结构的几大部分如下图：
接下来，会对上面每部分区域的功能一一解释。
1、程序计数器：是线程私有区，是内存中一块较小的区域，是当前线程执行的字节码指令的行号指示器，如果线程执行的是Java方法，程序计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果执行的是native方法，程序计数器存储的是undefined，此区域是内存中唯一一块没有规定任何OutOfMemoryError（内存溢出）情况的区域，为什么？因为我们不需要操作该区域，该区域是内部维护的。
2、虚拟机栈：是线程私有的，该区域所描述的是Java方法执行的动态内存模型，每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，局部变量表存放的是编译期可知的基本数据类型，引用类型，returnAddress等，局部变量表的内存在编译期完成分配，进入方法后，这个方法需在帧中分配多少内存是固定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。如果说栈帧堆满了整个栈，会出现StackOverflowError（栈溢出）异常，栈也可以申请更大的内存，如果申请不到，会抛出OutOfMemoryError异常。
3、本地方法栈：是为本地的native方法服务的，其他的都和虚拟机栈一样。
4、堆：线程共享的一块区域，用来存放对象实例的（由于现在有了逃逸分析技术，也可以将对象分配在栈上），该区域是垃圾回收的主要区域，垃圾回收主要是分代回收，有年轻代和老年代，堆可以是物理上不连续的区域，只要逻辑上连续即可。在堆中分配内存的方法有碰撞指针（前提是区域绝对规整，注意多线程同步问题，可以采用CAS原理加失败重试实现或者本地线程分配缓冲）和空闲列表（不是规整的内存，就是有一个表记录空闲的内存，然后分配后，从该表中去除），堆空间不足时会出现OutOfMemoryError异常。
5、方法区：线程共享的区域，存储JVM加载的类信息（类的版本，字段，方法，接口），常量，静态变量以及即时编译后的代码等数据。方法区还有一块运行时常量池，class文件中的常量池在类加载后就被放入运行时常量池，运行时常量池相对于class文件的常量池具有动态性，可以在运行期间通过intern将常量放入运行时常量池中，方法区空间不足时会抛出OutOfMemoryError异常。
除了Java虚拟机规定的这几块区域以外呢，还存在一个堆外内存，即直接内存，直接内存能减少IO时的内存复制了，实现零拷贝，而且没有GC，减少了垃圾回收的工作，加快了复制的速度，该区域也难以控制，如果内存泄漏很难排查。