java虚拟机在执行java程序过程中会把它所管理的内存划分为若干不同的数据区域，按照《java虚拟机规范》的规定，主要包含以下几个运行时数据区域：

程序计数器

当前线程所执行字节码的行号指示器，字节码解析器工作时通过改变该计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，每条线程都需要一个独立的程序计数器，线程私有内存。

java虚拟机栈

虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
每一个方法被调用到执行完成的过程，对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程，该区域同样是每个线程私有。
局部变量存放了编译器可知的基础类型和对象引用，局部变量表需要的内存空间在编译期间完成分配。

该区域规定了两种异常：线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；虚拟机动态扩展无法申请足够的内存时抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

虚拟机栈为jvm执行的java方法（字节码）提供服务，本地方法栈为虚拟机使用的Native方法服务。

java堆

java堆被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时候创建，此内存区域的唯一目的就是存储对象的实例。从垃圾收集的标准对堆细分：新生代和老年代（可以进一步细分后续说明）。当堆中有实例没有分配内存，同时堆无法申请内存会出现OutOfMemoryError异常。

方法区

与java堆一样，被各个线程所共享，用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译后代码等数据。该区域很少出现垃圾回收的行为，或者可以选择不实现。当然，该区域回收主要针对常量池和类型的卸载。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件中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，该部分内容在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

直接内存

直接内存不是jvm运行时数据区的一部分，也不是jvm规范的定义的内存区域。常见使用在NIO中，可以使用Native函数直接分配堆外内存，然后通过DirectByteBuffer对象直接对该块内存引用操作。所以该区域大小受制于本机物理内存的大小。

其中，程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈为线程私有，而java堆、方法区以及运行时常量为线程共有。

堆内存具体分配

JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由-Xmx指 定，默认是物理内存的1/4。
默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。
因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。
如下图所示，java堆内存包括以下几个部分：

• Young Generation：年轻代包含图中的Eden+From+To三部分构成，Eden Space用于存放新创建的对象，From区和To区都是救助空间Survivor Space。当 Eden 区满了，会触发Minor GC。
• Tenured：老年代用于存放长寿的对象，在年轻带中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到Old区中。
• Perm：永久代主要保存class,method,filed对象，这部门的空间一般不会溢出，除非一次性加载了很多的类。

java堆内存分配

内存申请

JVM内存申请主要包括以下流程：

1. 对于新对象jvm首先向Eden申请空间，如果Enden空间充足则结束，否则进入下一步；
2. JVM 试图释放在Eden中所有不活跃的对象（MinorGC），释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区即上图中的（From+To区域）
3. Survivor区作为Eden区和Old区的缓冲，在Survivor区的对象经历若干次收集仍然存活的，如果Old区空间充足就会被转移到年老区。
4. 当Old区空间不够时，JVM 会触发FullGC对Old区域进行垃圾回收
5. 经过上述FullGC整理后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，则会出现“out of memory”报错

内存泄露和内存溢出

1.内存泄露
指程序中动态分配内存给一些临时对象，但是对象不会被GC所回收，它始终占用内存。
常见场景：

• 长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用(例如：在全局静态map中缓存局部变量，且没有清空操作，随着时间的推移，这个map会越来越大，造成内存泄露)
• 修改hashset中对象的参数值，且参数是计算哈希值的字段（无法找到该对象）
• 机器的连接数和关闭时间设置（长时间开启非常耗费资源的连接）

2.内存溢出（OutOfMemoryError（简称OOM））
内存溢出就是要求分配的内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产生溢出。

参考文档

《深入理解java虚拟机》——周志明
http://blog.csdn.net/ithomer/article/details/6252552