Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域，他们分别是程序计数器、Java虚拟机栈、Java堆、方法区等。JVM本身的设计是多线程的，Java程序会有一个公用的Java堆和方法区，然后线程各自有自己的程序计数器和虚拟机栈。
程序计数器
程序计数器就是当前线程所执行的字节码的行号指示器，所以它占用的内存空间较小，线程的分支、跳转和循环等功能都需要靠这个计数器来完成。可以很容易地想到程序计数器被每个线程所独有，各线程之间的计数器互不影响。
虚拟机栈
虚拟机栈也是线程私有的，其生命周期和线程相同，它描述的是Java方法执行的内存模型，与c语言的栈含义类似。其实每个Java方法在执行时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈，动态链接和方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
上述局部变量表所需的内存空间在编译期间就已经确定，而且在运行期间这个局部变量表不会改变，一般人们常说的Java堆栈中的栈就是虚拟机栈。
堆
堆是java内存管理中最重要的一部分，也是最大的一块，Java堆供所有线程共享，它在虚拟机启动的时候创建。
既然Java堆那么重要，那堆里面到底存的是什么？答案：所有的对象实例和数组。虚拟机栈中对对象的调用一般情况下是使用对象的句柄来完成。堆也是垃圾收集器管理的主要区域，即也被称为GC堆。
方法区
与堆一样，方法区也是各个线程共享的一块区域，它存储着已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量和即时编译器编译后的代码等数据。对于HotSpot程序员来说，方法区一般被称为“永久代”，这里一般不需要垃圾回收，如果需要GC对这部分空间进行管理，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重要组成部分，它除了存放着类的版本、字段、方法和接口等描述信息，还存放着编译期生成的各种字面量和符号引用，它们都存在于Class文件中，当类加载的时候就会进入方法区的运行时常量池中存放。
何为运行时常量池，与Class文件常量池有别的一个重要特性是动态性，在java程序运行期间也 可能将新的常量放入池中，利用这种特性的最常见的例子就是String类的intern()方法。
直接内存
我们上面所说的都是JVM能控制的内存区域，直接内存看名字显然不是虚拟机运行时的数据区，它就是宿主机的物理内存。在进行某些IO操作的时候，将缓冲区设为直接分配堆外内存，然后通过堆中对象作为这块内存的应用进行操作，可以显著提高性能。
对象的创建
Java是一门面向对象编程的语言，在Java程序运行过程中无时无刻都有对象被创建和销毁，Java对象的创建有如下过程：
1 JVM遇到一条new指令时，去检查是否能在常量池中对位到一个类的符号引用，并检查这个类是否被加载过。
2. 类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存。在内存分配过程中，基本方法有“指针碰撞”和“空闲列表”，具体选择哪种方法是由垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定的。在内存分配的过程中，也有并发冲突的问题，一般有两种解决方案，一是：对分配内存空间的动作进行同步处理，二是：采用本地线程分配缓冲，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存。
3. 内存分配完成后，虚拟机会把分配到的内存空间都初始化为0，然后进行必要的设置，如：对象是哪个类的实例、对象的GC分代年龄等信息。最后再进行必要的初始化。
Java对象的结构
以前总是以为对象就是将类简单地存储在内存中，包括方法等，那样每个对象存储一遍它的方法岂不是极大的浪费。Java对象的结构如下：
1. 对象头。对象头分为两部分，一部分是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。另一部分是类型指针，即虚拟机通过这个指针来确定对象是哪个类的实例。
2. 实例数据部分。是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。
3.对齐填充。如果要求对象必须是8个字节的整数倍时，如果对象所占的空间不够8个字节的整数倍，那么就需要填充。
对象存在于堆上，但是在栈中需要对对象进行访问的时候，有两种方式：一种是句柄，一种是直接指针。句柄的好处是当对象被移动时，只需改变句柄表中的实例数据指针，而reference本身不需要修改，但是这样需要两次指针才能完成对象的索引，使用直接指针就可以提高性能，sun的HotSpot使用的就是直接指针。