JVM(十) —— 运行时数据区之方法区（一）

栈，堆，方法区的交互关系

从线程共享与否的角度看：（JDK8及以后）

交互关系：

第一种：

第二种：

方法区的理解

Java虚拟机规范中明确说明：尽管所有的方法区在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HotSpot虚拟机来说，方法区还有一个别名叫做非堆，目的就是要和堆分开。
所以，方法区看做是一块独立于Java对的内存空间。

• 方法区与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，并且它的实际物理内存空间和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扩展。

• 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(jdk7) 或者java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace(jdk8).

  • 加载大量第三方jar包
  • tomcat部署的工程过多
  • 大量动态的生成反射类

• 关闭JVM就会释放这个区域的内存。

• 在jdk7及以前， 习惯上吧方法区称为永久代，jdk8开始，使用元空间取代了永久代。

• 本质上，方法区和永久代并不等价，仅是对Hotspot而言的。

• 使用永久代，会导致Java程序更容易OOM(超过-XX:MaxPermSize上限)。
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• 到了jdk8,终于完全废弃了永久代的概念，改用JRockit,J9一样在本地内存中实现的元空间（Metaspace）来代替。

• 元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代最大的区别在于：元空间不在虚拟机设置的内存中，而是使用本地内存。
• 有就带，元空间二者并不只是名字变了，内部结构也调整了。
• 如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OOM异常。

方法区内存大小设置

方法区的大小不必是固定的。JVM可以根据应用的需要动态调整。

• JDK7及以前：
  • 通过-XX:PermSize来设置永久代初始分配空间。默认是20.75M。
  • -XX:MaxPermSize来设定有就带最大可分配空间。32位机制默认是64M，64位机器默认是82M。
  • 当JVM加载的类信息容量超过了这个值，会报异常：OutOfMemoryError:PermGen space。
• JDK8及以后：
  • 元数据区大小可以使用-XX:MetaspaceSize和 -XX:MaxMetaspaceSize指定，替代上述原有的两个参数。
  • 默认值依赖于平台，windows下，-XX:MetaspaceSize是21M， -XX:MaxMetaspaceSize是-1，即没有限制。
  • 与永久代不同，如果不指定大小，默认情况下，虚拟机会耗尽所有可用系统内存。如果元数据区发生移除，虚拟机一样会抛出异常 OutOfMemoryError:PermGen space。
  • -XX:MetaspaceSize设置初始的元空间大小，对于一个64位的服务器端JVM来说， -XX:MetaspaceSize默认值是21M,这就是初始的高水位线，一旦触及这个水位线，Full GC 将会触发并写在没用的类（这些类对应的类加载器不再存活），然后这个高水位线就会重置。新的高水位线的值取决于GC后shifang了多少元空间。如果释放的空间不足，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。如果释放空间过多，则适当降低该值。
  • 如果初始化的高水位线设置过低，上述高水位线调整情况会发生很多次。通过垃圾回收的日志可以观察到Full GC多次调用。为了避免频繁的GC，建议将MetaspaceSize设置一个相对较高的值。

方法区内部结构

在方法区存储的内容如下： 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。

当然不同的JDK版本上述信息也会有变化。

类型信息：
对每个加载的类型（类，接口，枚举，注解），JVM必须在方法区存储以下类型信息：

• 这个类型的完整有效名称（全名=包名.类名）。
• 这个类型直接父类的完整有效名（对于interface或是Object,都没有父类）。
• 这个类型的修饰符（public，abstract，final的某个子集）.
• 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（public，private，protected，static, final,volatile,transient的某个子集）

方法信息

• 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，方法返回类型，方法参数的数量和类型，方法的修饰符（public，private，protected，static, final,synchronized,native,abstract的某个子集）
• 方法的字节码，操作数栈，局部变量表及大小（native和abstract方法除外）
• 异常表（native和abstract方法除外）：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位置，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就会被分配了。