1. 简要介绍
运行时数据区就是，Java虚拟机在执行Java程序的过程中，根据运行需要，把它所管理的内存划分为若干个不同功能的数据区域（如下图所示）。这些区域都有各自的用户，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创建和销毁。
2. 各数据区域部分特征
2.1 程序计数器
程序计数器可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，有些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。
需要注意的是如果线程正在执行的是一个Java方法，那么这个计数器记录的是正在执行虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空。而且此内存区域是唯一一个在java虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
2.2 虚拟机栈
每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack），动态链接，方法出口等信息。
在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：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；如果虚拟机栈可以动态扩展而扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。
2.3 Java堆
java堆是Java虚拟机所管理内存中最大的一块，是所有线程所共享的一块内存区域，虚拟机启动时即被创建，主要作用是存储对象实例，包括数组实例。java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称作"GC堆"。
Java堆可以是固定大小的，也可以是动态扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法扩展时，就会抛出OutOfMemoryError异常。
2.4 方法区和运行时常量池
方法区主要用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据，当方法区无法满足内存分配需求时，也会抛出OutOfMemoryError异常。
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，接口等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
2.5 直接内存
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。这是新加入的NIO类，使用Native函数库直接分配的堆外内存，它通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。直接内存的分配不受Java堆大小的限制，但会受到本机总内存的限制，因此设置虚拟机内存参数的时候，并不包含直接内存的大小。当各个内存区域的总和大于物理内存限制的时候，虚拟机内存无法动态扩展，也会导致抛出OutOfMemoryError异常。
注：本文参考《深入理解Java虚拟机》一书。
