【jvm--方法区】

1. 栈、堆、方法区的交互关系

方法区的基本理解：

• 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
• 关闭 JVM 就会释放这个区域的内存。

元空间不在虚拟机设置的内存中，而是使用本地内存

2. 方法区的内部结构

类型信息：
对每个加载的类型（类 class、接口 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

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（Method）信息：

1. 方法名称
2. 方法的返回类型（或 void）
3. 方法参数的数量和类型（按顺序）
4. 方法的修饰符（public，private，protected，static，final，synchronized，native，abstract 的一个子集）
5. 方法的字节码（bytecodes）、操作数栈大小、局部变量表大小（abstract 和 native 方法除外）
6. 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

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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

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。

3. 运行时常量池

• 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

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符信息外，还包含一项信息就是常量池表（Constant Pool Table），包括各种字面量和对类型、域和方法的符号引用

为什么需要常量池？
一个 java 源文件中的类、接口，编译后产生一个字节码文件。而 Java 中的字节码需要数据支持，通常这种数据会很大以至于不能直接存到字节码里，换另一种方式，可以存到常量池，这个字节码包含了指向常量池的引用。在动态链接的时候会用到运行时常量池

常量池中有什么?
常量池内存储的数据类型包括：

• 数量值
• 字符串值
• 类引用
• 字段引用
• 方法引用
  
  常量池、可以看做是一张表，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（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。
• 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。
• 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。

方法区使用举例:

4. 方法区的演进细节

Hotspot 中方法区的变化：

为什么永久代要被元空间替代？:

• 为永久代设置空间大小是很难确定的。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。

  "Exception in thread 'dubbo client x.x connector' java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space"
  

  而元空间和永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。 因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。

• 对永久代进行调优是很困难的。

StringTable 为什么要调整位置？:
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。

静态变量存放在那里？:静态引用对应的对象实体始终都存在堆空间

5. 方法区的垃圾回收

方法区的垃圾收集主要回收两部分内容：常量池中废弃的常量和不再使用的类型。

判定一个常量是否“废弃”还是相对简单，而要判定一个类型是否属于“不再被使用的类”的条件就比较苛刻了。需要同时满足下面三个条件：

• 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类及其任何派生子类的实例。
• 加载该类的类加载器已经被回收，这个条件除非是经过精心设计的可替换类加载器的场景，如 OSGi、JSP 的重加载等，否则通常是很难达成的。
• 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

在大量使用反射、动态代理、CGLib 等字节码框架，动态生成 JSP 以及 OSGi 这类频繁自定义类加载器的场景中，通常都需要 Java 虚拟机具备类型卸载的能力，以保证不会对方法区造成过大的内存压力。

总结*：