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的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
Java虚拟机运行时数据区主要包含：程序计数器、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆。
程序计数器
程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。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。
每个线程都有一个独立的程序计数器，各个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。
如果线程正在执行的是一个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；如果执行的是一个Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。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。每个方法被执行的时候会同时创建一个栈帧（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。每个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。
如果线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError；如果虚拟机栈可以动态扩展，扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError。
本地方法栈
Java本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别只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Natice方法服务。HotSpot虚拟机直接将两者合二为一了。本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutofMemoryError异常。
Java堆
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。此内存的唯一目的就是存放对象实例。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，很多时候称为GC堆。
如果在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。
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（JIT）编译后的代码等数据。
对于习惯在HotSpot上开发、部署程序的开发者来说，很多人更愿意把方法区成为“永久代”（Permanent Generation）。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError。
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（Constant Pool Table），用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
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，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分也是频繁使用。
在Java的NIO中，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。
该区域随着动态扩展可能会出现OutOfMemoryError异常。