JVM-方法区

2023-02-21 12:57:05 浏览数 (1)

方法区概述 《Java虚拟机规范》中明确说明："尽管所有额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去进行垃圾收集或者进行压缩"，但是对于HotspotJVM而言，方法区还有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的就是要和堆区分开，所以，方法区看做是一个独立于Java堆的内存空间

  • 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，并且它的实际的屋里内存空间和Java堆区都是可以不连续的
  • 方法区的大小跟堆空间一样，可以选择固定大小或者可拓展
  • 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.OutOfMemoryErrot:PermGen space或java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace
  • 关闭JVM就会释放这个区域的内存

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
    • Jdk7及以前
      • 通过-XX:PermSize来设置永久代初始化分配的空间，默认值是20.75M
      • -XX:MaxPerSize来设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M，64位机器是82M
      • 当JVM加载的类信息容量超过了这个值，会报异常java.lang.OutOfMemoryErrot:PermGen space
    • Jdk8及以后
      • 元数据区大小可以使用参数-XX:MetaspaceSize和-XX:MaxMetaspaceSize指定，代替原有的参数
      • 默认依赖平台。windows下-XX:MetaspaceSize是21M-XX:MaxMetaspaceSize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，如果元数据发生溢出，虚拟机一样会抛出异常OutOfMemoryError：Metaspace
      • -XX:MetaspaceSize 设置初始化的元空间大小，对于一个64位的服务器端JVM来说，其默认的-XX：MetaspaceSize值为21M，这就是初始的高水位线，一旦触及这个水位线，，Full GC将会触发卸载没用的类(即这些类的类加载器不在存活)，然后这个高水位线将会被重置。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MetaspaceSize时，适当提高该值，如果释放空间过多，将适当降低该值
      • 如果初始化的高水位线过低，上述高水位线调整情况会回发生很多次。通过垃圾回收器的日志可以观察到Fun GC被多次调用,我了避免频繁的GC，建议将-XX:MetaspaceSize设置为一个相对较高的值

如何解决OOM?

  1. 要解决OOM异常或heap space的异常，一般手段是通过内存映像分析工具对dump出来的堆转存储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要分清楚到底是出现了内存泄露(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)
  2. 如果是内存泄露，可进一步通过工具查看泄露对象到GC Roots的引用链。就能找到泄露对象是通过怎样的路径与 GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收他们。掌握泄露对象的类型信息，以及GC Roots引用链的信息，就可以比较准确的定位内存泄露代码的位置
  3. 如果不存在内存泄露，换句话说就是内存中的对象确实都还需要存活，那就需要检查虚拟机的堆参数(-Xms和-Xmx)，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、持有状态时间长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗

方法区(Method Area)存储什么？ 存储内容：类型信息、常量、静态变量、即使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、接口interface、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信息（全名=包名.类名）
    2. 这个类型直接父类的完整有效名（对于接口interface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
    1. JVM必须在方法区中保存类型的所有域的相关信息和域的声明顺序
    2. 域的相关信息包括:域名称、域类型、域修饰符（public、private、protected、static、final、volatiler、transient的某个子集）

方法区的垃圾回收 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，入文本字符串、被声明为final的常量等，而符号引用则属于编译原理方面的概念，包括三类常量：
    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堆中的对象非常类型
  • 判定一个常量是否"废弃"还是相对简单，而要判定一个类型是否属于"不再被使用的类"的条件就比较苛刻了，需要满足三个条件
    1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在改类及其任何派生子类的实例
    2. 加载该类的类加载器已经被回收，这个条件除非是经过精心设计的可替换类加载器的场景，如OSGi、JSP的重加载等，否则通常是很难达成的
    3. 该类对于的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法
  • Java虚拟机被允许对满足上述三个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是"被允许"，而不是和对象一样，没有了引用就必然回收。关于是否要对类型进行回收，Hotspot虚拟机提供了-Xnoclassgc参数进行控制，还可以使用-verbose:class以及-XX: TraceClass-Loading、-XX: TraceClassUnLoading查看类加载和卸载信息
  • 在大量使用反射、动态代理、CGLib等字节码框架，动态生成JSP以及OSGi这类自定义类加载器的场景中，通常都需要Java虚拟机具备类似卸载的能力，以保证不会对方法区造成过大的内存压

方法区储存什么

用户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、接口interface、枚举enum、注解annotation），JVM必须在方法区中储存以下类型信息：
    • 这个类型的完整有效名称（全名=包名.类名）
    • 这个类直接父类的完整有效名（对于interface或是java.lang.Object,都没有父类）
    • 这个类型的修饰符（public，abstract，final的某个子集）
    • 这个类型直接接口的一个有序列表
  • 域（Field）信息
    • 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）
  • 方法（Method）信息 JVM必须保存所有方法的一下信息，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）
    • 方法参数的数量和类型（按顺序）
    • 方法的修饰符（public、private、protected、static、final的一个子集）
    • 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）
    • 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、低代码处理在程序计数器中的便宜地址、被捕获的异常类的常量池索引
  • non-final的类变量
    • 静态变量和类关联在一起，随着类的加载而加载，他们成为类数据在逻辑上的一部分
    • 类变量被嘞的所有实例共享，即使没有类实例时你也可以访问它

补充说明：全局常量：static final 被声明为final的类变量的处理方法则不同，每个全局变量在编译的时候就会被分配了

常量池

运行时常理池

  • 运行时常理池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分
  • 常量池表（Constant Pool Table）是Class的一分部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量中
  • 运行时常量池，在加载类和接口到虚拟机后，就会创建对应的运行时常理池
  • JVM为每个已加载的类型（类或接口）都创建一个常量池。池中的数据项像数组一样，都是通过索引访问的
  • 运行时常理池包含多种不同的常量，包括编译期就已经明确的数值字面量，也包括运行期解析后才能够获得方法或者字段引用，此时不再是常量池中的符号地址了，这里换为真实地址
    • 运行时常量池，相对于Class文件常量池的另一重要特征是：具备动态性
  • 运行时常量池类似于传统编程语言中的符号表（symbol table）,但是他所包含的数据比符号表更加丰富一些
  • 当创建类或接口的运行时常量池时，如果构造运行时常量池所需要的内存空间超过了方法区所能提供的最大值，则JVM会抛出OutOfMemoryError异常
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