Java方法区的理解

• 方法区逻辑上是属于堆的一部分，但一些简单的实现可能不会选择去进行垃圾收集或者进行压缩。
• 但对于HotSpotJVM而言，方法区还有一个别名叫做Non-Heap，目的就是要和堆分开
• 所以方法区看作是一块独立于Java堆的内存空间

基本理解

• 方法区(Method Area) 与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域.
• 方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间中和Java堆区一样都可以是不连续的.
• 方法区的大小,跟堆空间一样,可以选择固定大小或者可拓展.
• 方法区的大小决定了系统可以保存多少个类,如果系统定义了太多的类,导致方法区溢出,虚拟机同样会抛出内存溢出错误:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space(1.8以前)或者java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace(1.8及以后)
  • 加载大量的第三方的Jar包;Tomcat部署的工程过多(30-50个);大量动态的生成反射类
• 关闭JVM就会释放这个区域的内存

---

方法区大小设置

• 1.8及以后
  • 设置初始值-XX:MetaspaceSize=100m
  • 设置最大值-XX:MaxMetaspaceSize=100m(默认值是-1,表示没有限制)

---

方法区内部结构

方法区存储什么?

方法区 它用于存储已被虚拟机加载的类型信息,常量,静态变量,即时编译器编译后的代码缓存等

类型信息

对每个加载的类型(class,interface,enum,annotation),JVM必须在方法区中存储以下类型信息:

1. 这个类型的完整有效名称(全名=包名.类名)
2. 这个类型直接父类的完整有效名
3. 这个类型的修饰符(public , abstract , final的某个子集)
4. 这个类型直接接口的一个有序列表

域(Field)信息

• JVM必须在方法区中保存类型的所有域的相关信息以及域的声明顺序
• 域的相关信息包括:域名称,域类型,域修饰符

方法(Method)信息

JVM必须保存所有方法的以下信息,同域信息一样包括声明顺序

• 方法名称
• 方法的返回类型
• 方法参数的数量和类型
• 方法的修饰符
• 方法的字节码,操作数栈,局部变量表及大小(abstract和native方法除外)
• 异常表
  • 每个异常处理的开始位置,结束位置,代码处理在程序计数器中的偏移地址,被捕获的异常类的常量池索引

non-final的类变量

• 静态变量和类关联在一起,随着类的加载而加载,他们成为类数据在逻辑上的一部分
• 类变量被类的所有实例共享,即使没有类实例时你也可以访问它

全局常量:static final

被声明为final的类变量的处理方法则不同,每个全局常量在编译的时候就会被分配

常量池与运行时常量池

常量池:

• 一个有效的字节码文件中除了包含类的版本信息,字段,方法以及接口等描述信息外,还包含一项信息那就是常量池表,包括各种字面量和对类型,域和方法的符号引用

简单来说,常量池可以看作是一张表,虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名,方法名,参数类型,字面量等类型

运行时常量池:

• 运行时常量池是方法区的一部分
• 常量池表是class文件的一部分,用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用,这部分内容将在类加载后放到方法区的运行时常量池中.
• 在加载类和接口到虚拟机后,就会创建对应的运行时常量池
• JVM为每个已加载的类型都维护一个常量池.池中的数据像数组项一样,是通过索引访问
• 运行时常量池相对于Class文件常量池的另一重要特征是:具备动态性

方法区在jdk678的演变过程

jdk6:

方法区是个概念,具体实现是通过永久代来实现

jdk7:

将静态变量和StringTable放到了堆空间中

jdk8:

方法区的实现由元空间实现,存储在本地内存上,不在占用虚拟机内存.

为什么要用元空间替换永久代?

1. 为永久代设置空间大小很难确定

   在某些场景下,如果动态加载类过多,容易产生Perm区的OOM.比如某个实际Web工程中,因为功能点比较多,在运行过程中,要不断动态加载很多类,经常出现致命错误

2. 对永久代进行调优很困难

为什么要将StringTable调整到堆空间中?

jdk7中将StringTable放到了堆空间中,因为永久代的回收效率很低,在full gc的时候才会触发.而full gc是老年代的空间不足,永久代不足时才会触发.

这就导致了StringTable回收效率不高.而我们开发中会有大量的字符串被创建,回收效率低,导致永久代内存不足,放到堆里,能及时回收内存