本文参考《深入理解java虚拟机》
java运行时内存区域如图所示：
1.程序计数器
用于指示下一条执行哪个命令
由于java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的，在任意一个确定的时刻，处理器只会执行一条线程中的指令，因此为了能够正确切换，每个线程都有自己的程序计数器
2.java虚拟机栈
与程序计数器一样，它也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。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。
它用于存储：局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（int，double等），对象引用（reference类型，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）
在java虚拟机规范中，对该区域规定了两种异常：
若线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
若虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展,只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),若扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常
3.本地方法栈
它与虚拟机栈发挥的作用非常相似，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务，本地方法栈则为虚拟机使用到的native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言，使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（比如hotspot）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常 线程私有
4.Java堆
对大多数应用来说，Java堆是虚拟机管理内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块区域，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此处分配内存。这一点在Java虚拟机规范中的描述是：所有的对象实例以及数组都要在这里分配内存，但是随着jit编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。
由于Java堆上是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称作“GC堆”，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以java堆中还可细分为：新生代、老年代，再细致一点的还有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。
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，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样，在实现时既可以设置成固定大小，也可扩展，不过当钱主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过-Xmx和-Xms控制)。若在堆中没有足够内存完成实例分配，且堆也无法再扩展时，将抛出OutOfMemoryError异常
5.方法区
方法区和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。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的应该是与Java堆区分开来。
对于习惯再HotSpot虚拟机上开发的开发者来说，很多人把方法区称为“永久代”，本质上两者并不等价，仅仅是因为hotspot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集的机制扩展至方法区，或者说用永久代的方式来实现方法区而已，这样hotspot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。现在看来这并不是一个好主意，因为这样更容易遇到内存溢出的问题(永久代有-XX:MaxPermSize的上限)，且有极少数方法(例如String.intern())会因为这个原因在不同的虚拟机下有不同的表现，因此对于hotspot虚拟机，根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久代并逐步改为采用Native Memory来实现方法区的规划了，并且在JDK1.7的hotspot中，已经把原本放在永久代的字符串从常量池中移出。
6.运行常量池
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常量池中存放。
7.直接内存
并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。
在jdk1.4中加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存(我的理解就是读文件的缓冲区),然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer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。
显然，直接内存就是本机直接分配的内存，它并不会受到Java堆大小的限制，但是它肯定会受到本机总内存大小的限制。服务器管理员在配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置-Xmx参数信息，但经常忽略直接内存，使各个内存区域的总和大于物理内存的限制，从而会导致OutOfMemoryError异常。