JVM記憶體區域劃分
Java原始碼檔案(.java)會被Java編譯器編譯為位元組碼檔案(.class)，然後由JVM中的類載入器載入各個類的位元組碼檔案，載入完畢之後，交由JVM執行引擎執行。JVM在執行Java程式的過程中會把它所管理的記憶體劃分為若干個不同的資料區域。JVM會用一段空間來儲存程式執行期間需要用到的資料和相關資訊，這段空間一般被稱作為Runtime Data Area（執行時資料區），也就是我們常說的JVM記憶體。
我們可以把上圖的“執行時資料區”分為執行緒私有和共享資料區兩大類。其中執行緒私有的資料區包含程式計數器、虛擬機器棧、本地方法區，所有執行緒共享的資料區包含Java堆、方法區，在方法區內有一個常量池。
執行緒私有
1.程式計數器：記錄正在執行的虛擬機器位元組碼的地址
由於Java 虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對於多核處理器來說是一個核心）只會執行一條執行緒中的指令。因此，為了執行緒切換後能恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間的計數器互不影響，獨立儲存。執行緒私有的。如果正在執行的是Natvie 方法，這個計數器值則空。此記憶體區域是唯一一個在Java 虛擬機器規範中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
2.虛擬機器棧：描述的是Java 方法執行的記憶體模型
它的生命週期與執行緒相同。虛擬機器棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀（Stack Frame）, 棧幀是用於支援虛擬機器進行方法呼叫和方法執行的資料結構，用於儲存區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口等資訊。每一個方法從呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中入棧到出棧的過程。
在Java虛擬機器規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，將丟擲StackOverflowError異常；如果虛擬機器棧可以動態擴充套件（當前大部分的Java虛擬機器都可動態擴充套件，只不過Java虛擬機器規範中也允許固定長度的虛擬機器棧），如果擴充套件時無法申請到足夠的記憶體，就會丟擲OutOfMemoryError異常。
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區域性變量表
區域性變量表存放了編譯期可知的各種基本資料型別（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、物件引用（reference型別，它不等同於物件本身，可能是一個指向物件起始地址的引用指標，也可能是指向一個代表物件的控制代碼或其他與此物件相關的位置）和returnAddress型別（指向了一條位元組碼指令的地址）。
其中64位長度的long和double型別的資料會佔用2個區域性變數空間（Slot），其餘的資料型別只佔用1個。區域性變量表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在幀中分配多大的區域性變數空間是完全確定的，在方法執行期間不會改變區域性變量表的大小。
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運算元棧
Java虛擬機器的解釋執行引擎被稱為"基於棧的執行引擎"，其中所指的棧就是指－運算元棧。
和區域性變數區一樣，運算元棧也是被組織成一個以字長為單位的陣列。但是和前者不同的是，它不是通過索引來訪問，而是通過標準的棧操作—壓棧和出棧—來訪問的。比如，如果某個指令把一個值壓入到運算元棧中，稍後另一個指令就可以彈出這個值來使用。
虛擬機器把運算元棧作為它的工作區——大多數指令都要從這裡彈出資料,執行運算,然後把結果壓回運算元棧
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動態連結
Class檔案中的常量持中存有大量的符號引用。位元組碼中的方法呼叫指令就以常量池中指向方法的符號引用作為引數。這些符號引用一部分在類的載入階段（解析）或第一次使用的時候就轉化為了直接引用（指向資料所存地址的指標或控制代碼等），這種轉化稱為靜態連結。而相反的，另一部分在執行期間轉化為直接引用，就稱為動態連結。
3.本地方法棧：為虛擬機器使用到的Native方法提供記憶體空間
在虛擬機器規範中對本地方法棧中方法使用的語言、使用方式與資料結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機器可以自由實現它。甚至有的虛擬機器（譬如Sun HotSpot虛擬機器）直接就把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一。與虛擬機器棧一樣，本地方法棧區域也會丟擲StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
執行緒公有
1.堆：存放物件例項
堆是Java 虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。Java 堆是被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機器啟動時建立。此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項，幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。在Java虛擬機器規範中的描述是：所有的物件例項以及陣列都要在堆上分配，但是隨著JIT 編譯器的發展與逃逸分析技術的逐漸成熟，棧上分配、標量替換優化技術將會導致一些微妙的變化發生，所有的物件都分配在堆上也漸漸變得不是那麼“絕對”了。堆是垃圾收集器管理的主要區域。
根據Java虛擬機器規範的規定，Java堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中，只要邏輯上是連續的即可，就像我們的磁碟空間一樣。在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是可擴充套件的，不過當前主流的虛擬機器都是按照可擴充套件來實現的（通過-Xmx和-Xms控制）。如果在堆中沒有記憶體完成例項分配，並且堆也無法再擴充套件時，將會丟擲OutOfMemoryError異常。
2.方法區：用於儲存已被虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等資料
Java虛擬機器規範對方法區的限制非常寬鬆，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或者可擴充套件外，還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但並非資料進入了方法區就“永久”存在了。這區域的記憶體回收目標主要是針對常量池的回收和對型別的解除安裝，一般來說，這個區域的回收“成績”比較難以令人滿意，尤其是型別的解除安裝，條件相當苛刻，但是這部分割槽域的回收確實是必要的。
執行時常量池：用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用
執行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分。Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法、介面等描述資訊外，還有一項資訊是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類載入後進入方法區的執行時常量池中存放。
執行時常量池相對於Class檔案常量池的另外一個重要特徵是具備動態性，Java語言並不要求常量一定只有編譯期才能產生，也就是並非預置入Class檔案中常量池的內容才能進入方法區執行時常量池，執行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開發人員利用得比較多的便是String類的intern（）方法。
執行時常量池是方法區的一部分，自然受到方法區記憶體的限制，當常量池無法再申請到記憶體時會丟擲OutOfMemoryError異常。
直接記憶體
直接記憶體（Direct Memory）並不是虛擬機器執行時資料區的一部分，也不是Java虛擬機器規範中定義的記憶體區域。但是這部分記憶體也被頻繁地使用，而且也可能導致OutOfMemoryError異常出現
在JDK 1.4中新加入了IO/">NIO（New Input/Output）類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函式庫直接分配堆外記憶體，然後通過一個儲存在Java堆中的DirectByteBuffer物件作為這塊記憶體的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高效能，因為避免了在Java堆和Native堆中來回複製資料。
直接記憶體的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，既然是記憶體，肯定還是會受到本機總記憶體（包括RAM以及SWAP區或者分頁檔案）大小以及處理器定址空間的限制。