【JVM】方法区（十）

1、栈 堆 方法区的交互关系

　　从内存结构来看　　

　　

　　从线程共享与否的角度来看

　　

　　栈、堆、方法区的交互关系

　　下面就涉及了对象的访问定位

1. Person 类的 .class 信息存放在方法区中
2. person 变量存放在 Java 栈的局部变量表中
3. 真正的 person 对象存放在 Java 堆中
4. 在 person 对象中，有个指针指向方法区中的 person 类型数据，表明这个 person 对象是用方法区中的 Person 类 new 出来的

　　

2、方法区的理解

　　官方文档: https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se8/html/jvms-2.html#jvms-2.5.4

2.1、方法区的位置

1. 《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。

2. 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。

3. 所以，方法区可以看作是一块独立于Java堆的内存空间。

2.2、方法区的理解

　　方法区主要存放的是 Class，而堆中主要存放的是实例化的对象

1. 方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域

2. 多个线程同时加载统一个类时，只能有一个线程能加载该类，其他线程只能等等待该线程加载完毕，然后直接使用该类，即类只能加载一次。

3. 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。

4. 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。

5. 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：

   • JDK7及以前：java.lang.OutofMemoryError:PermGen space
   • 或者
   • JDK8及以后：java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace

6. 举例说明方法区 OOM。

   • 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

7. 关闭JVM就会释放这个区域的内存

 　　代码举例

• 代码

   1 public class MethodAreaTest {
   2     public static void main(String[] args) {
   3         System.out.println("start...");
   4         try {
   5             Thread.sleep(1000000);
   6         } catch (InterruptedException e) {
   7             e.printStackTrace();
   8         }
   9         System.out.println("end...");
  10     }
  11 }

   

• 简单的程序，加载了好多类

　　　

2.3、方法区演进过程

　　Hotspot 方法区的演进过程

1. 在 JDK7 及以前，习惯上把方法区，称为永久代。JDK8开始，使用元空间取代了永久代。JDK 1.8后，元空间存放在堆外内存中

2. 我们可以将方法区类比为Java中的接口，将永久代或元空间类比为Java中具体的实现类

3. 本质上，方法区和永久代并不等价。仅是对Hotspot而言的可以看作等价。《Java虚拟机规范》对如何实现方法区，不做统一要求。例如：BEAJRockit / IBM J9 中不存在永久代的概念。

4. 现在来看，当年使用永久代，不是好的idea。导致Java程序更容易OOm（超过-XX:MaxPermsize上限）

5. 而到了JDK8，终于完全废弃了永久代的概念，改用与JRockit、J9一样在本地内存中实现的元空间（Metaspace）来代替

6. 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

7. 永久代、元空间二者并不只是名字变了，内部结构也调整了

8. 根据《Java虚拟机规范》的规定，如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OOM异常

　　

　　

3、设置方法区大小与 OOM

　　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。

3.1、JDK7 永久代

　　JDK7 之前版本设置永久代大小

1. 通过-XX:Permsize来设置永久代初始分配空间。默认值是20.75M

2. -XX:MaxPermsize来设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M，64位机器模式是82M

3. 当JVM加载的类信息容量超过了这个值，会报异常OutofMemoryError:PermGen space。

3.2、JDK8 元空间

　　JDK8 版本设置元空间大小

1. 元数据区大小可以使用参数 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 指定

2. 默认值依赖于平台，Windows下，-XX:MetaspaceSize 约为21M，-XX:MaxMetaspaceSize的值是-1，即没有限制。

3. 与永久代不同，如果不指定大小，默认情况下，虚拟机会耗尽所有的可用系统内存。如果元数据区发生溢出，虚拟机一样会抛出异常OutOfMemoryError:Metaspace

4. -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，其默认的 -XX:MetaspaceSize值为21MB。这就是初始的高水位线，一旦触及这个水位线，Full GC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。新的高水位线的值取决于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。

5. 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。通过垃圾回收器的日志可以观察到Full GC多次调用。为了避免频繁地GC，建议将-XX:MetaspaceSize设置为一个相对较高的值。

　　配置元空间大小示例

• 代码

  

   1 /**
   2  * 测试方法区默认大小
   3  *
   4  *  JDK7及以前
   5  *  设置参数：-XX:PermSize=100m -XX:MaxPermSize=100m
   6  *
   7  *  JDK8及以后
   8  *  设置参数：-XX:MetaspaceSize=100m -XX:MaxMetaspaceSize=100m
   9  *
  10  *  查看
  11  *      命令：jps
  12  *      命令：jinfo -flag MetaspaceSize pid
  13  *
  14  */
  15 public class MethodAreaTest {
  16     public static void main(String[] args) {
  17         System.out.println("start...");
  18         try {
  19             Thread.sleep(1000000);
  20         } catch (InterruptedException e) {
  21             e.printStackTrace();
  22         }
  23         System.out.println("end...");
  24     }
  25 }

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