程序计数器
是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解释器工作时通过改变计数器的值来选取下一跳需要执行的字节码指令。
由于java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行实践来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器只能执行一条线程的指令。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，让各个线程之间计数器互不影响，独立存储，因此程序计数器是“私有”的。
如果线程执行的是java方法，那计数器记录的就是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是native方法，计数器值为空（undefined）。此内存区域是唯一一个不会出现OOM（OutOfMemoryError）情况的区域。
Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也是“私有”的，生命周期与线程相同。描述的是Java方法执行的内存模型，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、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。一个方法从调用到执行完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译时期可知的各种基本数据类型、对象引用（reference类型，不等同对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指示一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和returnAddress（指向了一条字节码指令的地址）。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
本地方法栈
与虚拟机栈相似，但虚拟机栈执行的是java方法，而本地方法栈执行的是native方法。
Java堆
对于绝大多数应用来说，堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，被所有线程所共享，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
堆是垃圾收集器管理的主要区域，从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本采用分代收集算法，所以java堆还可以细分为：新生代和老年代，再往细里分可以分为：Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等（8:1:1）；从内存分配的角度来看，线程共享的堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB Thread Local Allocation Buffer）。进一步划分的目的是为了更好的回收内存，或者更快地分配内存。
堆可以处于物理上不连续的内存空间。在实现时，可以是固定大小，也可以是可扩展（通过-Xmx和-Xms控制：最大和最小的堆内存指定）。
Java方法区
与堆一样，是各个线程所共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据（可以看作是堆的一个逻辑部分）。
对于HotSpot来说，方法区也称为永久代，GC分代手机扩展至方法区，或者说使用永久带来实现方法区，这样垃圾收集器就可以像管理堆一样管理方法区，省去专门设计方法区内存管理（永久代可以使用-XX：MaxPermSize来设置上限）。在JDK7后，把原本放在永久代的字符串常量池移出。
垃圾收集在这块区域比较少出现，这块区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
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，还有一项信息就是常量池，用于存放编译期生成的各种字面常量和符号引用，这部分内容在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性，运行时期有可能将新的常量放入池中，如String的intern（）方法。
对象创建
1、虚拟机在遇到一条new指令时，首相将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已经贝加载、解析和初始化过，如果没有先去加载类；
2、在类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从堆中划分出来：
假设堆中的内存绝对规整，所有分配内存放在一边，所有空闲内存放在另一边，通过一指针作为分界点的指示器，这种方式成为“指针碰撞”；
如果堆内存不规整，已使用和空闲的内存相互交错，那么虚拟机就要维护一个列表，记录下哪些内存块可用，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式成为“空闲列表”；
划分可用空间（分配内存）还有一个需要考虑的问题：对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发的情况下也并不是线程安全的（可能在给对象A分配内存指针还没来得及修改时，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况），解决方案有两种：
对分配内存空间的动作进行同步处理--实际上虚拟机采用CAS分配失败重试的方式保证更新操作的原自性；
另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在堆中预先分配一小块的内存，成为TLAB，哪个线程需要分配内存就在哪个线程的TLAB上分配，当TLAB用完并分配新的TLAB时才需要同步锁定（--XX：+/-UseTLAB参数设定）。
3、内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），如果使用了TLAB，也可提前在TLAB分配时进行
4、虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息，这些信息都存放在对象的对象头中
5、至此，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生，但从java程序的视角来看，对象的创建才刚刚开始--<init>方法还没执行，所有的字段都为零。一般来说（字节码中是否跟随invokespecial指令决定），执行new指令之后会接着执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样子一个真正可用的对象才算完全产生出来
对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为：对象头、实例数据和补充对齐
对象头包含两部分信息：一部分用户存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等，这部分被官方称为“Mark Word”。对象要存储的数据很多，可能超出32位、64位Bitmap结构所能记录的限度，但是对象头信息是对象自身定义的数据无关的额外存储成本，被设计成一个非固定的数据结构，以便在极小的空间内存储尽量多的信息，它会根据对象的状态复用自己的存储空间，如在32位的HotSpot中，如果对象处于未锁定状态，那么32位中的25位用来存储hash，4bit用来存储对象分代年龄，2bit用来存储锁标识为，1bit固定0；
另外一部分是类型指针，即指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。如果对象是一个数组，那么在对象头中还有一块用于记录数组长度的数据。
实例数据：对象的真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的各类型的字段内容。无论是从父类继承下来的还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储顺序受虚拟机分配策略和字段在java源码中定义顺序的影响。HotSpot默认的分配策略是相同宽度的字段总是被分配到一起，在满足这个前提的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFields参数值位true，那么子类总较窄的变量也可能会插入到父类变量的空隙中。
对齐填充：期占位符作用。因为HotSpot自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。
对象的访问定位
建立对象是为了使用对象，java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。目前主流的访问方式有句柄和直接指针两种：
如果使用句柄访问，堆中会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄包含了对象实例数据与数据类型各自的具体地址信息
如果使用直接指针访问，reference中存储的是对象地址
使用句柄的好处在于reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（GC移动对象）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改；使用直接指针访问方式的好处是速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。
