1 程序计数器
程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间，他可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在Java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，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
由于Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条指令中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为"线程私有"的内存。
如果程序正在执行一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
2 Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行线程内存模型：每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个战争用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）
这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（Slot）来表示，其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型只占用一个。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果Java虚拟机容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
3本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用很相似，区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地方法服务。
4 Java堆
几乎所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配。从分配内存的角度，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Theard Local Allocation Buffer, TLAB），以提升效率。Java堆可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，主流的Java虚拟机都是可扩展的（通过参数最大值：-Xmx和最小值：-Xms设定），Java堆没有内存分配实例对象，并且无法扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。
5 方法区
和Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、及时编译器编译后的代码缓存等数据。
类信息：即 Class 类，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。
关于“永久代”（Permanent Generation）这个概念：由于HotSpot虚拟机使用“永久代”来实现方法区，故许多Java程序员都习惯把方法区称呼为“永久代”，但这种设计更容易导致内存溢出问题。在JDK6的时候HotSpot开发团队就有放弃永久代，逐步改为采用本地内存（Native Memory）来实现方法区，到了JDK7，已经把原本放在永久代的字符串常量池、静态变量等移除，而到了JDK8，终于完全废弃了永久代的概念，改用了与JPockit、J9一样在本地内存中实现的元空间中 。
垃圾收集行为比较少，甚至可以不实现垃圾收集。这区域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。无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。
6 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，还有常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，在类加载后存放到方法区。
7 直接内存
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，但被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常。
在JDK1.4中新加入了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，然后通过一个存储在Java堆里面的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。
一般服务器管理员配置虚拟机参数时，会根据实际内存去设置-Xmx等参数信息，但经常忽略掉直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。