虛擬機主要是內存動態分配和垃圾收集技術。程序開發人員不需要對new 的對象寫垃圾回收，回收內存權利交給了虛擬機。如果不瞭解虛擬機出現內存泄漏和溢出方面的問題，該怎麼着手去排查呢。
程序計數器：當前線程所執行的字節碼的行號指示器，佔內存空間較小。字節碼解釋器工作時，通過改變計數器的值來選取下一條要執行的字節碼。依賴計數器的功能有：分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等基礎功能。
多線程（多核處理器）情況下，一個內核在任意時刻點，只能執行一個線程，爲了線程切換能恢復到正確位置，每個線程都會有一個獨立的計數器，（程序計數器是不共享的），佔用的是線程的私有內存。調用java方法，計數器是記錄的是字節碼指令的地址，如果是native方法(本地方法)，計數器就沒有用了，就是空。此內存區域是不會出現OOM的內存區域。
虛擬機棧：虛擬機棧也是線程私有的，生命週期與線程相同。虛擬機棧描述的是方法執行的內存模型。
方法在執行的時候會創建一個棧幀，用來存儲局部變量、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息。方法從執行直到執行完成之前都對應一個棧幀。方法執行過程就是虛擬機棧的棧幀入棧出棧的過程。
如果線程請求的棧深度大於虛擬機棧所允許的深度，將拋出stackoverflowError異常。虛擬棧自動擴展內存，如果無法申請到足夠內存，就會拋出oom異常。
本地方法棧：虛擬機執行本地方法提供服務。會拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。HotSpot虛擬機把虛擬機棧和本地方法棧合二爲一。JIT即時編譯原理：分層編譯（僅解釋執行、僅客戶端編譯、混合編譯）。這裏面有個熱點代碼探測然後把Java方法編譯成本地方法。一旦判定代碼段是熱點代碼，則解釋器將發送一次請求編譯器，進行編譯，在編譯成功之前 解釋器仍舊運行着。 等編譯完成後，直接將pc寄存器中方法的調用地址進行替換，替換爲編譯後的方法地址。這個方法就是 本地替換-OSR。
Java堆：虛擬機啓動時就會創建，被所有線程共享的一塊區域，保存對象的實例。所有的對象實例以及數組都要在堆上分配內存，但是隨着JIT技術的發展和逃逸分析技術進步，棧上分配，標量替換優化技術，使得這規範也不在那麼絕對了。Java堆是垃圾收集器管理的主要區域（有時候也成爲GC堆）。
從回收角度來分：新生代、老年代；再細緻劃分，Eden空間、from survivor空間、to survivor空間等。
從內存分配角度來分：多個線程私有的分配緩衝區。
方法區：各個線程共享的內存區域。存儲被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、JIT編譯後的代碼等等。視爲堆的邏輯部分，也稱爲非堆。垃圾收集器主要針對常量池的回收和類型的卸載。運行常量池是方法區的一部分，用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，類加載後進入方法區運行時存放在常量池。運行期間也可以把常量存放在常量池中，例如String類的intern()方法。受方法區內存大小的限制，不足時拋出oom異常。
對象在虛擬機Java堆內存中是如何創建？如何佈局？如何訪問？
通過new關鍵字創建一個對象。首先，常量池中能否找到這個類的符號引用，類是否已被加載、解析、初始化。如果沒有類加載則需要加載類信息。類加載檢查過後，虛擬機要爲新對象分配內存。把一塊確定大小的內存空間從java堆中劃分出來。
java堆內存是規整過的，使用過的內存在一端，未使用的在一端，中間依靠指針作爲分界點指示器。指針碰撞分配法
java堆內存是沒有規整過的，使用內存和未使用內存相互交錯，不連續，虛擬機維護一個列表來保存空閒的空間，分配的時候找一個足夠大的空間給它，這種是空閒列表法。
解決空間分配併發安全問題：分配內存空間同步處理，CAS加上失敗重試的方式保證原子性；另外一種是線程在堆中先分配一個緩存，哪個線程要分配內存就從對應的線程緩存空間裏分配，緩存空間用完時才重新分配，這是考慮同步鎖處理。
內存分配完成後，初始化分配到的空間爲零值，把分配的空間清空，填上零。這一步保證了對象的實例字段，在Java代碼中可以不初始化就直接使用。程序能訪問這些字段對應的零值。進一步對象設置（屬於哪一個類、類的元數據、對象的hashcode、對象GC分代、等）這些信息都在對象頭中。下一步是按照程序的邏輯初始化值。