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JVM（五）内存与垃圾回收|运行时数据区（下）

2020-07-29  本文已影响0人  TiaNa_na

本文主要介绍运行时数据区的方法区的相关内容。

目录
 1 堆、栈、方法区的交互关系
 2 方法区概述
 3 Hotspot方法区的演进
 4 设置方法区大小与OOM
  4.1 设置方法区大小
  4.2 OOM
 5 方法区的内部结构
  5.1 类型信息
  5.2 域信息（成员变量）
  5.3 方法信息
  5.4 静态变量（类变量）
   5.4.1 non-final（非final）的类变量
   5.4.2 static final全局常量
  5.5 运行时常量池
   5.5.1 运行时常量池vs常量池
   5.5.2 常量池
   5.5.3 运行时常量池
 6 方法区的演进
  6.1 永久代为什么要被元空间替换
  6.2 StringTable 为什么要调整
 7 方法区的垃圾回收行为
 8 习题

1 堆、栈、方法区的交互关系

2 方法区概述

  《Java虚拟机规范》中明确说明：‘尽管所有的方法区在逻辑上属于堆的一部分，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。’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。
  所以，方法区可以看作是一块独立于Java堆的内存空间。

3 Hotspot方法区演进

4 设置方法区大小与OOM

4.1 设置方法区大小

jdk7及以前

jdk8及以后

4.2 OOM
/** example01
 * jdk6/7中：
 * -XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
 *
 * jdk8中：
 * -XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=10m
 *
 */
public class OOMTest extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) {
        int j = 0;
        try {
            OOMTest test = new OOMTest();
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                //创建ClassWriter对象，用于生成类的二进制字节码
                ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
                //指明版本号，修饰符，类名，包名，父类，接口
                classWriter.visit(Opcodes.V1_6, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Class" + i, null, "java/lang/Object", null);
                //返回byte[]
                byte[] code = classWriter.toByteArray();
                //类的加载
                test.defineClass("Class" + i, code, 0, code.length);//Class对象
                j++;
            }
        } finally {
            System.out.println(j);
        }
    }
}

5 方法区的内部结构

《深入理解Java虚拟机》书中对方法区存储内容描述如下：它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。
5.1 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：

5.2 域信息（成员变量）

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）

5.3 方法信息

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：

5.4 静态变量（类变量）
5.4.1 non-final（非final）的类变量
/** 
 * example 02
 */
public class MethodAreaTest {
    public static void main(String[] args) {
        Order order = null;
        order.hello();
        System.out.println(order.count);
    }
}

class Order {
    public static int count = 1;
    public static final int number = 2;


    public static void hello() {
        System.out.println("hello!");
    }
}
5.4.2 static final全局常量

可以看到：被声明为static final的常量number在编译的时候就被赋值了，这不同于没有被final修饰的static变量count是在类加载的准备阶段被赋值。

5.5 运行时常量池
5.5.1 运行时常量池vs常量池
5.5.2 常量池
常量池在class文件的位置

①为什么需要常量池

public class Simpleclass {
public void sayhelloo() {
    System.out.Println (hello) }
}

②常量池中有什么
几种在常量池内存储的数据类型包括：

③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、字面量等信息。

5.5.3 运行时常量池

6 方法区的演进

6.1 永久代为什么要被元空间替换
6.2 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full gc的时候才会触发。而full GC 在老年代的空间不足、永久代不足时才会触发。这就导致了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。

静态变量存在哪？

/**
* 《深入理解Java虚拟机》中的案例：example 03 
* staticObj、instanceObj、localObj存放在哪里？
*/
public class StaticObjTest {
   static class Test {
       static ObjectHolder staticObj = new ObjectHolder();
       ObjectHolder instanceObj = new ObjectHolder();

       void foo() {
           ObjectHolder localObj = new ObjectHolder();
           System.out.println("done");
       }
   }

   private static class ObjectHolder {
   }

   public static void main(String[] args) {
       Test test = new StaticObjTest.Test();
       test.foo();
   }
}
  • staticObj随着Test的类型信息存放在方法区，instance0bj 随着Test的对象实例存放在Java堆，localobject则是存放在foo（）方法栈帧的局部变量表中。
  • 测试发现：三个对象的数据在内存中的地址都落在Eden区范围内，所以结论：只要是对象实例必然会在Java堆中分配。
  • JDK7 及其以后版本的 Hotspot 虚拟机选择把静态变量存储于java 堆之中

7 方法区的垃圾回收行为

  有些人认为方法区（如Hotspot，虚拟机中的元空间或者永久代）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 2GC 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：常量池中废奔的常量和不再使用的类型

8 习题

至此，运行时数据区内存结构全部介绍完毕。

来看看练习题：

  1. 说一下JVM内存模型吧，有哪些区？分别干什么的？
  2. Java8的内存分代改进
  3. JVM内存分哪几个区，每个区的作用是什么？
  4. JVM内存分布/内存结构？栈和堆的区别？堆的结构？为什么两个survivor区？
  5. Eden和Survior的比例分配
  6. jvm内存分区，为什么要有新生代和老年代
  7. 什么时候对象会进入老年代？
  8. JVM的内存模型，Java8做了什么修改
  9. jvm的永久代中会发生垃圾回收吗？
  10. jvm内存分区，为什么要有新生代和老年代？
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