Java內存結構的幾大部分如下圖：
接下來，會對上面每部分區域的功能一一解釋。
1、程序計數器：是線程私有區，是內存中一塊較小的區域，是當前線程執行的字節碼指令的行號指示器，如果線程執行的是Java方法，程序計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址，如果執行的是native方法，程序計數器存儲的是undefined，此區域是內存中唯一一塊沒有規定任何OutOfMemoryError（內存溢出）情況的區域，為什么？因為我們不需要操作該區域，該區域是內部維護的。
2、虛擬機棧：是線程私有的，該區域所描述的是Java方法執行的動態內存模型，每個方法在執行的時候都會創建一個棧幀，用來存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息，局部變量表存放的是編譯期可知的基本數據類型，引用類型，returnAddress等，局部變量表的內存在編譯期完成分配，進入方法后，這個方法需在幀中分配多少內存是固定的，在方法運行期間不會改變局部變量表的大小。如果說棧幀堆滿了整個棧，會出現StackOverflowError（棧溢出）異常，棧也可以申請更大的內存，如果申請不到，會拋出OutOfMemoryError異常。
3、本地方法棧：是為本地的native方法服務的，其他的都和虛擬機棧一樣。
4、堆：線程共享的一塊區域，用來存放對象實例的（由於現在有了逃逸分析技術，也可以將對象分配在棧上），該區域是垃圾回收的主要區域，垃圾回收主要是分代回收，有年輕代和老年代，堆可以是物理上不連續的區域，只要邏輯上連續即可。在堆中分配內存的方法有碰撞指針（前提是區域絕對規整，注意多線程同步問題，可以采用CAS原理加失敗重試實現或者本地線程分配緩沖）和空閑列表（不是規整的內存，就是有一個表記錄空閑的內存，然后分配后，從該表中去除），堆空間不足時會出現OutOfMemoryError異常。
5、方法區：線程共享的區域，存儲JVM加載的類信息（類的版本，字段，方法，接口），常量，靜態變量以及即時編譯后的代碼等數據。方法區還有一塊運行時常量池，class文件中的常量池在類加載后就被放入運行時常量池，運行時常量池相對於class文件的常量池具有動態性，可以在運行期間通過intern將常量放入運行時常量池中，方法區空間不足時會拋出OutOfMemoryError異常。
除了Java虛擬機規定的這幾塊區域以外呢，還存在一個堆外內存，即直接內存，直接內存能減少IO時的內存復制了，實現零拷貝，而且沒有GC，減少了垃圾回收的工作，加快了復制的速度，該區域也難以控制，如果內存泄漏很難排查。