运行时数据区域：

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束位建立和销毁，根据《Java虚拟机规范》，Java虚拟机将会包含以下几个运行时数据区域：

(图片来源于网络)

程序计数器：

程序计数器(Progeam Counter Register)是一块较小的内存空间，可以看成当前程序所执行的字节码的行号指示器；

由于Java虚拟机多线程是通过线程轮流切换并分配处理执行时间的方式来实现的，需要在切换后线程间的程序计数器互不影响，所以线程计数器是线程私有的；

如果线程正在执行的是一个Java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果正在执行的是Native方法，计数器为空；

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

Java虚拟机栈：

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。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会创建一个栈帧(Srack 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。

经常我们把Java内存分为堆内存(Heap)和栈内存(Stack)，这种分发比较粗糙的，通常是栈内存只是Java虚拟机栈的局部变量部分。

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)以及对象的引用(reference类型，可能是一个指向对象其实地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象有关的位置)和returnAddress类型(指向了一个一条字节码指令的地址)；其中64位长度的long和double类型的数据占用2个局部变量空间(Slot)，其余数据类型只占1个空间。局部变量表所需内存给空间在编译期分配，在方法运行期间不会改变大小。

异常：StackOverflowError当栈深度大于允许的深度时抛出；OutOfMemoryError当扩展时无法申请到足够的内存时抛出

本地方法栈：

本地方法栈(Native Method Stack)，与虚拟机栈功能类似，只是，本地方法栈只用于Native方法服务，而虚拟机栈用于Java方法服务。虚拟机规范中没有对本地方法栈中使用语言和数据结构做强制规定。所以存在如Sun HotSpot虚拟机这样直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一的。

Java堆：

Java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，被所有线程共享，在虚拟机启动时创建

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被叫做“GC堆"

根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可

当堆中内存不足，且无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常

方法区：

方法区(Method Area)与Java堆一样，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、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

在Java虚拟机规范中对方法区的限制非常宽松，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回收。这个区域的内存回收主要目标是针对常量池的回收和对类型的卸载，这个区域的垃圾回收现在还比较难令人满意，主要是类型的卸载，条件相当的苛刻。

JDK1.7以前Sun HotSpot将GC分代收集扩展到了方法区，省去了专门为方法区编写内存管理代码的工作，但这样更容易造成内存溢出，所以在JDK1.7中，HotSpot已经把原本放在永久代中的字符串常量池移出。

Java虚拟机规范规定，当无法满足内存分配需求是，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池：

运行时常量池(Runtime Constant Pool)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，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时存放。

Java虚拟机对Class文件每一部分的格式都有严格规定，每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可、装载和执行，但对运行时常量池，没有做怎么细节的要求。

运行时常量池具有动态性，即运行期也可以将新的常量放入池中。

同样有OutOfMemoryError异常

直接内存：

直接内存并不属于java虚拟机规范中指定的内存区域，但是这部分内存也被频繁的使用，而且也可能会导致OutOfMemoryError异常出现。

最常见使用直接内存的地方时JDK1.4以后加入的NIO的DirectByteBuffer，直接使用系统内存，这样可以避免数据在本地方法栈和java虚拟机栈来回拷贝，即从java虚拟机栈内存拷贝到系统内存。