【JVM】运行时数据区之方法区——自问自答

开局从康师傅那里借图几张

 线程共享与私有

 

《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HotSpotJVM而言，方法区还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，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.

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 或者 java.lang.OutofMemoryError: Metaspace

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

在做插件管理的时候，类只加载而不卸载，运行时间久后就出现 OOM

关闭JVM就会释放这个区域的内存。

Q:方法区的演化

方法区，是JVM的规范 specification，具体不同的虚拟机有不同的实现方式。

比如JRocket使用的是本地内存，而JDK7及以前，使用的是永久代，JDK8把永久代换成了元空间。

这里我就不啰嗦了，可以参考JEP 122: Remove the Permanent Generation

简而言之HotSprot虚拟机在JDK7及以前，使用的是永久代，JDK8把永久代换成了元空间。永久代用的是JVM内的逻辑空间，而元空间使用的是本地内存。这一改动，与Orcale 收购JRocket虚拟机有关.

 

StringTable为什么要调整 ?

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。

不管怎么变，请注意以下原则：

所有的对象实例，都是放在堆中的，不管这个对象是局部的，static 还是其他对象。

对于静态对象，对象实例存在堆，而对象的引用是存放在 方法区的。(JDK7之后已经放在堆中)

同上面的结论,class对象也是存放在堆内的。

从《Java虚拟机规范》所定义的概念模型来看，所有class相关的信息都应该存放在方法区之中但方法区该如何实现，《Java虚拟机规范》并未做出规定，这就成了一件允许不同虚拟机自己灵活把握的事情。JDK 7及其以后版本的HotSpot虚拟机选择把静态变量与类型在Java语言一端的映射class对象存放在一起，存储于Java堆之中，从我们的实验中也明确验证了这一点。

可以使用Inspector 来查看对象内存地址。

Q:内存泄漏 与内存溢出

Q:方法区的内部结构

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。

这里再提及一点，从JDK7之后，把字符串常量池，静态变量的实际存储位置放到了堆内，

这点也说明了，方法区在逻辑上是连续的，但是在物理上是可以离散存储的。

1、类型信息：

对每个加载的类型(类class、接门interface、枚举enum、注解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(对于interface或是java.lang.object，都没有父类)

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

2、域信息

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)

3、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(或 void)

方法参数的数量和类型(按顺序)

方法的修饰符(public，private，protected，static， final,synchronized，native， abstract的一个子集)

方法的字节码(bytecodes)、操作数栈、局部变量表及大小 (abstract和native方法除外)

异常表(abstract和native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地址、被捕获的异常类的常量池索引

no-final的类变量（即所谓的静态变量）

它是与类关联的，随着类加载而加载，在Linking的准备阶段被赋予默认值，在Initialization阶段 执行类方法，获得最终值。它是存在于方法区的(JDK7之后，逻辑上属于方法区，物理上被移到了 堆内)。

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了。

4、运行时常量池 VS 常量池

方法区，内部包含了运行时常量池。
字节码文件，内部包含了常量池。

要弄清楚方法区，需要理解清楚classFile，因为加载类的信息都在方法区要弄清楚方法区的运行时常量池，需要理解清楚classFile中的常量池。如下:

具体参考：

The Class File Format

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 (Constant Pool Table)，包括各种字面量和对类型域和方法的符号引用。

借康师傅的PPT

运行时常量池 (Runtime Constant Pool) 是方法区的一部分。

常量池表 (constant Pool Table) 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存放到方法区的运行时常量池中。

运行时常量池，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 (类或接口) 都维护一个常量池。池中的数据项像数组项一样,是通过索引访问的。
运行时常量池中包含多种不同的常量，包括编译期就已经明确的数值字面量，也包括到运行期解析后才能够获得的方法或者字段引用。此时不再是常量池中的符号地址了，这
里换为真实地址。

        > 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。

运行时常量池类似于传统编程语言中的符号表 (symbol table)，但是它所包含的数据却比符号表要更加丰富一些。

当创建类或接口的运行时常量池时，如果构造运行时常量池所需的内存空间超过了方法区所能提供的最大值，则JVM会抛OutofMemoryError异常。

 回忆一下：类加载linking的第三补，resolve解析。就是把常量池的符号引用转换成地址引用

Q: 方法区的垃圾回收