方法区
- 栈、堆、方法区的交互关系
- 方法区的理解
- 设置方法区大小与OOM
- 方法区内部结构
- 方法区的演进细节
- 方法区的GC
- 总结
1. 堆、栈、方法区的交互关系
2. 方法区的理解
方法区在哪里？
尽管JVM规范中说明，方法区在逻辑上属于堆的一部分，但是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。
对于HotSpot而言，方法区还有一个名字叫做“Non-Heap”，目的是要和堆分开
所以，方法区看做是一块独立于java堆的内存空间。
理解
- 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，虚拟机同样会抛出永久代OOM或者元空间OOM
- 关闭JVM就会释放这个区域的内存
- 加载大量的第三方jar包，或者大量动态生成反射类，会导致方法区OOM
3. 设置方法区大小与OOM
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-XX:MetaspaceSize：设置元空间大小默认值依赖于平台，Windows下，是21M
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-XX:MaxMetaspaceSize：设置最大元空间大小默认值是-1，即没有限制。
对于一个64位的服务器端JVM来说，21M是初始的高水位线，一旦触及这个水位线，FullGC将会被触发并卸载没用的类（即这些类对应的类加载器不再存活），然后这个高水位线将会重置。新的高水位线取决于GC后释放了多少元空间。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，高水位线调整情况会发生很多次。通过GC的日志可以观察到FullGC多次调用。为了避免频繁的GC，建议将
-XX:MetaspaceSize设置为一个相对较高的值
如何解决OOM？
- 要解决OOM或者HeapSpace异常，一般的手段是首先通过内存映像分析工具对dump出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄露还是内存溢出
- 如果是内存泄露，可进一步公国工具查看泄露对象到GCRoots的引用链。就能找到泄露对象是通过怎样的路径与GCRoots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收他们的。掌握了泄露对象的类型信息，以及GCRoots引用链的信息，就可以比较准确的定位出泄露代码的位置。
- 如果不存在内存泄露，也就是说内存或在那个的对象确实都还必须存活着，那就应当检查虚拟机的堆参数
-Xmx、-Xms，与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗。
4. 方法区的内部结构
方法区存储的内容？
- 类型信息
- 运行时常量池
- 静态变量
- JIT代码缓存（即时编译）
- 域信息
- 方法信息
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，而换另一种方法，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。
常量池的内容？
- 数量值
- 字符串值
- 类引用
- 字段引用
- 方法引用
小结：
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和符号引用，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，包括编译器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，这里换为真实地址。
- 运行时常量，相对于Class文件常量池的另一重要特征是：具备动态性
- 运行时常量类似于传统变成语言中的符号表，但是它所包含的数据却比符号表要更丰富一些
- 当创建类或接口的运行时常量时，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JJVM会OOM
5. 方法区的演进细节
只有HotSpot才有永久代。
HotSpot方法区的变化：
| JDK版本 | 具体变化 |
|---|---|
| 1.6及之前 | 有永久代，静态变量存放在永久代上 |
| 1.7 | 有永久代，但已经逐步“去永久代”，字符串常量池、静态变量移除，保存在堆中 |
| 1.8及以后 | 无永久代，类型信息、字段、方法、常量保存在本地内存的元空间，但字符串常量池、静态变量仍在堆 |
永久代为什么要被元空间替换？
- 永久代设置空间大小是很难确定的
- 对永久代进行调优是很困难的
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fullGC的时候才会触发。而FullGC是在老年代、方法区空间不足的时候才会触发。这就导致StringTable的回收效率不高。而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。放到堆中，就可以及时的回收内存。
6. 方法区的GC
- 一般来说，==方法区的GC效果比较难令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻。==但是对于方法区的GC有时确实是必要的。
- 方法区的GC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
- 方法区中常量池里主要存放两大类常量：字面量和符号引用。
- 字面量接近java语言层次的常量，如文本字符串、被声明final的常量值等
- 符号引用属于编译原理方面的概念，包括三类常量
- 类和接口的全限定名
- 字段的名称和描述符
- 方法的名称和描述符
- HotSpot虚拟机对常量池的回收策略是很明确的，只要常量池中的常量没有被任何地方引用，就可以被回收
- 回收废弃常量与回收java堆中的对象非常类似
- 判定一个常量是否“废弃”是相对简单的，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。需要同时满足三个条件：
- 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，无法再任何地方通过反射访问该类的方法
- java虚拟机被允许对满足上述三个条件的无用类进行回收，仅仅是“被允许”，而并不是和对象一样，没有引用了就必然会被回收。关于是否要对类型进行回收，HotSpot虚拟机提供了
-Xnoclassgc参数进行控制，还可以使用-verbose:class以及-XX:+TranceClass-Loading、-XX:+TraceClassUnLoading查看类加载和卸载信息 - 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