1.概述
对于Java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码，不容易出现内存泄漏和内存溢出问题，由虚拟机管理内存这一切看起来都很美好。但一旦出现内存泄漏和内存溢出方面的问题，若不了解虚拟机是怎样使用内存的，那么排除错误将会成为一项异常艰难的工作。
2.运行时数据区域
2.1.程序计数器（Program Counter Register）
程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖程序计数器来完成。
（1）程序计数器，具有线程隔离性，每个线程工作时都有属于自己的独立计数器。
（2）线程执行Java方法时，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。
（3）线程执行本地Native方法时，程序计数器的值为空（Undefined）。
（4）程序计数器是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError的区域。
2.2.Java虚拟机栈（VM Stack）
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中入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型（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）。
其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间，其余数据只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
（1）虚拟机栈，也具有线程隔离性，每个线程工作时都有属于自己独立的虚拟机栈。
（2）栈溢出错误（StackOverflowError）：JVM会为每个线程的虚拟机栈分配一定的内存大小（-Xss参数），当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时，将抛出StackOverflowError异常。例如，无结束条件的递归程序。
（3）内存溢出错误（OutOfMemoryError）：指的是当整个虚拟机栈内存耗尽，并且无法再申请到新的内存时，就会抛出OutOfMemoryError异常。例如，不断开启新的线程模拟。
（注：虚拟机栈的最大内存=JVM进程能占用的最大内存-最大堆内存-最大方法去内存-程序计数器内存-JVM进程本身消耗的内存）
-Xss：控制每个线程栈的大小
2.3.本地方法栈（Native Method Stack）
本地方法栈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方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
-Xss：控制每个线程栈的大小
2.4.堆（Heap）
Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，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。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此也称为GC堆。从内存回收的角度来看，由于现在垃圾收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代，再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。
（1）Java堆占用的内存并不要求物理上连续，只要逻辑上连续即可。
（2）Java堆可扩展内存大小，使用“-Xms”和“-Xmx”控制堆的最小和最大内存。
（3）如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
-Xms：设置堆的最小空间大小
-Xmx：设置堆的最大空间大小
-XX:NewSize：设置新生代最小空间大小
-XX:MaxNewSize：设置新生代最大空间大小。
2.5.方法区（Method Area）
方法区，也称为非堆（No-Heap），也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（JIT）编译后的代码等数据。此外，方法区中包含一个特殊的区域“运行时常量池”。
（1）方法区占用的内存并不要求物理上连续，只要逻辑上连续即可。
（2）方法区内存可固定大小和可扩展内存大小，还可以选择不实现GC。
（3）方法区的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
（3）方法区无法满足内存分配需求时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
-XX:PermSize 设置最小空间
-XX:MaxPermSize 设置最大空间
2.6.运行时常量池（Runtime Constant Pool）
运行时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，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），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存放。一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String类的intern()方法。
运行时常量池受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
2.7.直接内存（Direct Memory）
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范重定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常。在JDK1.4中新加入的NIO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，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，这样能在一些场景显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
