JVM 方法区和永久代（PermGen）/ 元空间（Metaspace）的关系是什么？

方法区、永久代（PermGen）和元空间（Metaspace）之间的关系是：

• 方法区 (Method Area) 是 JVM 规范中的一个概念。 它是一种逻辑上的区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 永久代 (PermGen) 和元空间 (Metaspace) 是 HotSpot 虚拟机对方法区的两种不同实现。

1. 方法区 (Method Area):

• 定义： Java 虚拟机规范中定义的一种逻辑区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息（类名、父类、接口、字段、方法、注解等）、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
• 特点：
  • 线程共享：所有线程共享同一个方法区。
  • 逻辑区域：方法区是逻辑上的概念，具体的实现方式由虚拟机决定。
  • 垃圾回收：方法区也会进行垃圾回收，主要回收废弃的常量和无用的类。
  • 运行时常量池 (Runtime Constant Pool)：方法区的一部分，存放编译期生成的各种字面量和符号引用，以及运行时产生的常量。
• 与类加载的关系： 类加载器加载的类信息存储在方法区中。

2. 永久代 (PermGen) (JDK 1.7 及之前):

• 定义： HotSpot 虚拟机在 JDK 1.7 及之前对方法区的实现。
• 特点：
  • 使用 JVM 内存： 永久代使用 JVM 的堆内存的一部分。
  • 大小固定： 永久代的大小在 JVM 启动时就固定了，可以使用 -XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 参数设置。
  • 容易 OOM： 如果应用程序加载了大量的类、使用了大量的常量、或者动态生成了大量的类（例如，使用 CGLIB、Javassist 等动态代理库），就容易导致永久代溢出（OutOfMemoryError: PermGen space）。
  • Full GC： 永久代的垃圾回收和老年代的垃圾回收是绑定的，任何一个区域满了都会触发 Full GC。
  • 字符串常量池: JDK 1.6 及之前, 字符串常量池位于永久代中. JDK 1.7 将字符串常量池移到了堆中.

3. 元空间 (Metaspace) (JDK 1.8 及之后):

• 定义： HotSpot 虚拟机从 JDK 1.8 开始对方法区的实现。
• 特点：
  • 使用本地内存 (Native Memory)： 元空间不再使用 JVM 的堆内存，而是使用本地内存（直接内存）。
  • 大小动态调整： 默认情况下，元空间的大小只受本地内存大小的限制。可以通过 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 参数设置元空间的初始大小和最大大小。
  • 减少 OOM 风险： 由于使用了本地内存，元空间不容易发生 OutOfMemoryError。但是，如果应用程序加载了大量的类，仍然可能耗尽本地内存。
  • Full GC： 元空间的垃圾回收不再和老年代绑定，可以独立进行。
  • 类元数据: 类元数据存储在 Metaspace 中.
  • 字符串常量池: 位于堆中.
  • 静态变量: 位于堆中.

关系总结：

概念	定义	实现 (HotSpot VM)
方法区	Java 虚拟机规范中定义的逻辑区域，用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。	JDK 1.7 及之前：永久代 (PermGen)；JDK 1.8 及之后：元空间 (Metaspace)
永久代	HotSpot VM 在 JDK 1.7 及之前对方法区的实现，使用 JVM 堆内存的一部分。
元空间	HotSpot VM 从 JDK 1.8 开始对方法区的实现，使用本地内存。

为什么要用元空间替换永久代？

• 避免 PermGen 溢出： 永久代的大小固定，容易发生 OutOfMemoryError: PermGen space。元空间使用本地内存，不容易溢出。
• 提高性能： 永久代的垃圾回收和老年代的垃圾回收是绑定的，效率较低。元空间的垃圾回收可以独立进行。
• 融合 JRockit 和 HotSpot： Oracle 收购 BEA 后，计划将 JRockit 和 HotSpot 融合。JRockit 没有永久代的概念。
• 支持 Java 新特性： 一些 Java 新特性（例如，Lambda 表达式、方法句柄）需要更多的元数据，永久代的大小限制可能会成为瓶颈。
• 简化 JVM 结构： 移除永久代可以简化 JVM 的实现。

总结：

方法区是 JVM 规范中的概念，永久代和元空间是 HotSpot VM 对方法区的两种实现。JDK 1.8 之后，HotSpot VM 使用元空间替代了永久代，元空间使用本地内存，减少了 OutOfMemoryError 的风险，提高了性能。