1、内存区域
根据《Java虚拟机规范（Java SE 7版）》 的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域，如图所示。 
程序计数器
当前线程所执行的字节码的行号指示器
属于线程
唯一不会OutOfMemoryError的区域
Java虚拟机栈
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（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。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、 byte、 char、 short、 int、float、 long、 double）、 对象引用（reference类型，它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
归属：线程
会StackOverflowError，会OutOfMemoryError
本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。
归属：线程
会StackOverflowError，会OutOfMemoryError
Java堆
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。 此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
所有的对象实例以及数组都要在堆上分配 。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆” .
归属：进程
会OutOfMemoryError
方法区
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等数据。
垃圾处理机制同"永久代"
归属：进程
会OutOfMemoryError
直接内存
使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的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。(NIO的DirectByteBuffer)
本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制。
归属堆外
会OutOfMemoryError
2、HotSpot虚拟机对象探秘
对象的创建过程
1、加载类
虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、 解析和初始化过。
如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。
2、分配内存
在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。 对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来。
分配方式：
1、指针碰撞。适用于连续内存，需要垃圾回收有整理功能。
2、空闲列表。不需要连续内存，可用于标记-清理的垃圾回收功能。
指针操作同步问题的解决方式，则也是一般的同步问题的解决方式：
1、CAS+失败重试来保证原子性
2、线程隔离，即为每个线程分配一块单独的区域，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。
虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX：+/-UseTLAB参数来设定。
3、内存归零
不包括对象头
4、对象头设置
5、构造函数
虚拟机部分已经完成，开始对象自定义部分。
对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。
1、对象头
HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码（HashCode）、 GC分代年龄、 锁状态标志、 线程持有的锁、 偏向线程ID、 偏向时间戳等，这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机（未开启压缩指针）中分别为32bit和64bit，官方称它为“Mark Word”。
对象头的另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
如果对象是一个Java数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小。
2、实例数据
存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在Java源码中定义顺序的影响。 HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、 ints、 shorts/chars、bytes/booleans、 oops（Ordinary Object Pointers），从分配策略中可以看出，相同宽度的字段
总是被分配到一起。
3、对齐填充
对象的定位访问
Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。 由于reference类型在Java虚拟机规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、 访问堆中的对象的具体位置，所以对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的。
目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。
1、句柄
使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改
2、指针
使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在Java中非常频繁，因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。
HotSpot是使用第指针方式进行对象访问的
内存溢出
Java堆溢出
java.lang.OutOfMemoryError：Java heap space
通过查看引用链确定溢出原因：
内存合理的大：内存溢出 调大内存，或调小业务内存模型
内存不合理的大：内存泄漏 解决问题
虚拟机栈或本地方法溢出
关于虚拟机栈和本地方法栈，在Java虚拟机规范中描述了两种异常：
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异常。
如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。
线程过多，会导致内存溢出。