对于 C/C++ 开发者而言，内存是一项令人头痛的"权利"，开发者有权对每个对象分配不同的内存，只要他们想，但能力越大责任自然也越大，分配了的内存如果不及时收回，如果下一个对象没有空间对其进行分配，导致内存泄漏和内存溢出问题。
而对于 Java 开发者而言，JVM 存在自动内存管理机制，开发者也就不用再去纠结内存的分配和回收，但如果 Java 程序出现内存泄漏和内存溢出的问题而不知道怎么解决就头疼了，所以需要了解 JVM 是如何使用内存，如何分配内存的。
运行时数据区域
当 Java 程序开始运行时，JVM 会将 OS 分配给 Java 的内存空间分成若干个不同的块，而每个块都具有各自的用途
程序计数器（Program Counter Register）
每个线程都有一个私有的程序计数器
程序计数器像是乐队的指挥家，在线程中去管理代码执行，分支，循环，跳转，异常处理，都需要程序计数器来完成，一般而言，程序计数器中不会产生 OutOfMemoryError（内存溢出错误）
原因是因为：
- 空间固定且极小：它所占用的内存大小在虚拟机实现时就已经确定（通常就是一个指针的大小），并且不随程序运行而改变。
- 存储内容简单：它仅存储一个指向方法区中字节码的地址（或偏移量），不存储复杂的、可动态增长的数据结构。
Java 虚拟机栈（Java VM Stack）
每个方法被执行时，JVM 都会同步创建一个栈帧（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。每一个方法被调用直到执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈从入栈到出栈的过程
局部变量表会在编译时期创建，当方法入栈后会根据局部变量表来分配局部变量槽，当进入一个方法，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量是完全确定的，所以一般而言运行时一个方法内的局部变量槽的个数是不变的
当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度会抛出 StackOverflowError（栈溢出错误）
如果栈的大小是可变的，那么当栈扩展时无法申请到足够的内存就会产生 OOM
局部变量表
局部变量表内存放了编译期可知的各种 JVM 基本数据类型、对象引用类型和 returnAddress类型
- 基本数据类型： 四类八种，byte、 short、 int、 long、 float、 double、 char、 boolean
- 对象引用类型： reference 类型，一个指向对象首地址的指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他于此对象相关的位置
- returnAddress： 指向了一条字节码指令的地址，也就是调用方法的返回值返回地址
局部变量槽
数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽表示，其中 64 位的 long 和 double 会用到两个局部变量槽
本地方法栈（Native Method Stack）
本地方法栈与虚拟机栈相似，不过虚拟机栈执行的是 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本地方法服务，本地方法服务既是 Java 线程请求 OS 服务的方法服务代码
和虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常
Java 堆（Java Heap）
堆是所有 Java 线程之间共享的一块大的内存区域，所有的对象实例以及数组几乎都在堆上分配。
Java 堆是垃圾收集器管理的内存区域。
从内存分配的角度来看，在 Java 堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer， TLAB），以提升对象分配时的效率。
将 Java 堆细分只是为了更好地回收内存或者更快地分配内存。
Java 堆的空间大小是可变的。
当堆扩展时申请不到空间会抛出 OutOfMemoryError 异常
方法区（Method Area）
Java 8 开始，废除了永久代，改用元空间
元空间是方法区的一个实现，方法区是元空间的抽象，二者的关系接口与实现的关系，或者说是抽象概念与具体落地之间的关系。
方法区和堆一样是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、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
方法区存放的是"设计图纸"（类元信息），堆中存放的是根据图纸造出来的"实物"（对象实例）。
方法区包括以下内容
- 类信息（Class Metadata）
这是最基础的"图纸"信息，JVM 加载一个 .class 文件后，会提取以下信息存入：
类的全限定名：比如 com.example.Person。
父类的全限定名：比如 java.lang.Object。
类的修饰符：是 public？abstract？还是 final？
接口列表：这个类实现了哪些接口。 - 运行时常量池（Runtime Constant Pool）
这是方法区里非常重要的一部分。
字面量：代码中写的死数值，比如文本字符串 "Hello World"、整数 100、final 常量等。
符号引用：这是代码逻辑的"占位符"。比如代码里写了 Date d = new Date()，在编译时，字节码里并不知道 Date 类的真实物理内存地址，只能用"java.util.Date"这个符号字符串来代替。等到运行时，JVM 会去常量池查表，把这个符号引用替换成真实的内存入口地址。 - 静态变量（Static Variables）
被 static 关键字修饰的变量。
特点：它们不属于某个具体的对象（不属于饼干），而是属于类本身（属于模具的属性，比如模具的生产日期）。
注：在 JDK 7 及以后的 HotSpot 虚拟机实现中，静态变量和字符串常量池从方法区移到了堆中，但在逻辑规范上，它们仍属于方法区的一部分。 - 方法的代码（Method Code）
这是真正的"操作指南"。
类中定义的所有方法（包括构造方法、普通方法）的字节码指令都存在这里。
当你调用 p.sayHello() 时，线程的程序计数器就会指向这里面的地址，开始一行行读取指令执行。
当方法区申请不到空间时会抛出 OutOfMemoryError 异常
直接内存（Direct Memory）
直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，但是这部分内存也会被频繁地使用。
例如 Java 在使用 NIO 后分配的堆外内存就位于直接内存中，这样子提高了性能
不过直接内存在动态修改时如果申请不到空间会产生 OutOfMemoryError 异常