7. 方法区
从线程共享与否的角度来看
7.1. 栈、堆、方法区的交互关系
7.2. 方法区的理解
官方文档：Chapter 2. The Structure of the Java Virtual Machine (oracle.com)
7.2.1. 方法区在哪里？
《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。”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，方法区看作是一块独立于 Java 堆的内存空间。
代码层面也可以进行演示:
7.2.2. 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。(当多个线程都需要调用某个类时,并且该类没有被加载,只需要其中一个线程加载即可)
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
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
关闭 JVM 就会释放这个区域的内存。
7.2.3. HotSpot 中方法区的演进
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。
本质上，方法区和永久代并不等价。仅是对 hotspot 而言的。《Java 虚拟机规范》对如何实现方法区，不做统一要求。例如：BEA JRockit / IBM J9 中不存在永久代的概念。
补充:
可以把方法区看成接口,永久代或者元空间看成其实现
元空间是方法区的一种实现. 方法区是一种规范，永久代和元空间是两种不同的实现方式
元空间不在虚拟机设置的内存中，而是使用了本地内存
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）
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
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 (可以达到几个G…更不容易出现OOM)
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 OOM 异常
7.3. 设置方法区大小与 OOM
7.3.1. 设置方法区内存的大小
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。
jdk7 及以前
通过-XX:Permsize来设置永久代初始分配空间。默认值是 20.75M
通过-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
当 JVM 加载的类信息容量超过了这个值，会报异常OutOfMemoryError:PermGen space。
JDK8 以后
元数据区大小可以使用参数 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize指定
默认值依赖于平台。windows 下，-XX:MetaspaceSize=21M -XX:MaxMetaspaceSize=-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，虚拟机一样会抛出异常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。
代码演示
/** * 测试设置方法区大小参数的默认值 * * jdk7及以前： * -XX:PermSize=100m -XX:MaxPermSize=100m * * jdk8及以后： * -XX:MetaspaceSize=100m -XX:MaxMetaspaceSize=100m * @author shkstart shkstart@126.com * @create 2020 12:16 */ public class MethodAreaDemo { public static void main(String[] args) { System.out.println("start..."); try { Thread.sleep(1000000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("end..."); } }
举例 1：《深入理解 Java 虚拟机》的例子
举例 2
/** * jdk6/7中： * -XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m * * jdk8中： * -XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=10m * * @author shkstart shkstart@126.com * @create 2020 22:24 */ 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); } } }
7.3.2. 如何解决这些 OOM
要解决 OOM 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（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）
如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到 GC Roots 的引用链。于是就能找到泄漏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它们的。掌握了泄漏对象的类型信息，以及 GCRoots 引用链的信息，就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置。
一句话: 内存泄漏就是有大量的引用指向某些对象，但是这些对象以后不会使用了，但是因为它们还和GC ROOT有关联，所以导致以后这些对象也不会被回收，这就是内存泄漏的问题
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。
7.4. 方法区的内部结构
7.4.1. 方法区（Method Area）存储什么？
《深入理解 Java 虚拟机》书中对方法区（Method Area）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。
