Java虚拟机之方法区

一、方法区在哪里?

《Java虚拠机规范》中明确说明明: "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并行压缩。”但対千HotspotJVM而言，方法区还有一个別名叫做Non- Heap (非堆)，目的就是要和堆分幵。所以，方法区看作是- -抉独立于Java堆的内存空间。

二、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，关闭JVM就会释放这个区域的内存。

JDK 8，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。永久代、元空间二者并不只是名字变了，内部结构也调整了。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O0M异常。

jdk8及以后:元数据区大小可以使用参数-XX:MetaspaceSike和-XX :MaxMetaspaceSize指定,替代上述原有的两个参数。默认值依赖于平台。windows下，-XX:MetaspaceSize是21M， -XX:MaxMetaspaceSize的值是-1，即没有限制。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-样会抛出异常OutOfMemoryError: Metaspace。-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。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。

三、如何解决这些OOM ?

1、要解决00M异常或heap space的异常， 一般的手段是首先通过内存映像分析工具(如Eclipse Memory Analyzer )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漏(MemoryLeak)还是内存溢出(Memory overflow) 。
2、如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GCRoots的引用链。于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径GCRoots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄漏对象的类型信息，以及GC Roots引用链的信息，就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置。
3、如果不存在内存泄漏，换句话说就是内存中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与-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。

四、方法区存储着什么

 

方法区(Method Area)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。

类型信息：对每个加载的类型( 类class、接Dinterface、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inter face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：

①JVM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。

②域的相关信息包括: 域名称、域类型、域修饰符(puplic, private,protected, static, final, volatile, transient的某个子集)

 

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)
①方法参数的数量和类型(按顺序)
②方法的修饰符(public, private, protected, static, final,synchronized, native,abstract的一个子集)
③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)
④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

 五、方法区的垃圾收集

有些人认为方法区(如HotSpot虛拟机中的元空间或者永久伏)是没有垃圾收集行为的，其实不然。《Java虚拟机规范》对方法区的约束是非常宽松的，提到过可以不要求虚拟机在方法区中实现垃圾收集。事实上也确实有未实现或未能完整实现方法区类型卸载的收集器存在(如JDK11时期的zGc收集器就不支持类卸载)。一般来说这个区域的回收效果比较难令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻。但是这。部分区域的回收有时又确实是必要的。以前Sun公司的Bug列表中，曾出现过的若干个严重的Bug就是由于低版本的HotSpot虚拟机对此区域未完全回收而导致内存泄漏。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。.

方法区内常量池之中主要存放的两大类常量:字面量和符号引用。字面量比较接近Java语言层次的常量概念，如文本字符串、被声明为final的常量值等。而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括下面三类常量:

1、类和接口的全限定名
2、字段的名称和描述符
3、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。