程序计数器（Program Counter Register）
程序计数器：是一块较小的内存空间，可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解析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休切换、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、一个内核（对于多核处理器来说）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域未“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；如果执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）。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情况的区域。
Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）Java虚拟机栈：与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的。它的生命周期与线程相同。Java虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型，每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack frame）。每一个方法的调用到执行完毕的过程，就对应一个栈帧在Java虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
栈帧（Stack frame）:用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息。
局部变量表：存放了编译器可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，可能是指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代办对象的句柄或者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）
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，其余数据类型只占用一个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量内存空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变。
在《Java虚拟机规范》中，Java虚拟机栈规定了两类异常状况：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虚拟机栈容量可以动态拓展，当栈扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
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，其区别只是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（Native Method）服务。
《Java虚拟机规范》对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有任何强制规定，因此具体的虚拟机可以根据需要自由实现它，甚至有的Java虚拟机（如：Hot-Spot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法也会在栈深度溢出和栈拓展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。
Java堆（Java Heap）Java堆：对于Java应用程序来说，Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。它是被所有线程共享的一块内存，在虚拟机启动时被创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，Java世界里“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内存区域，因此一些资料中它也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。JDK 7及之前堆内存区域分为：新生代（Eden、From Survivor、To Survivor）、老年代、永久代。JDK8及之后堆内存区域分为：新生代、老年代、元空间。
如果从分配内存的角度看，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（Thread Local Allocation Buffer，TLAB），以提高对象分配时的效率。
Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展到，不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的，可通过参数 -Xmx 和 -Xms 设定。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，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常
方法区（Method Area）方法区：与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它作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。虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫作“非堆”（Non-Heap）,目的是与Java堆区分开来。
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，还有一项信息时常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，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。
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》中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也有可能导致OutOfMemoryError异常出现。
在JDK1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓存区（Buffer）的I/O方式，他可以使用Native函数库直接分配堆外内部，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。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
