【基础篇】十一、JVM方法区

1、方法区

方法区线程共享，存了以下几部分：

• 类的元信息
• 运行时常量池
• 字符串常量池

类的元信息，即类生命周期的加载阶段的InstanceKlass对象。PS：图中InstanceKlass对象里的常量池、方法等，实际存的只是引用，JVM会把它们摘出来统一安排在一块内存上。

运行时常量池，和类生命周期的连接阶段的操作，把编号变为内存地址：

2、方法区的位置

方法区是一个虚拟概念，不同的虚拟机有不同的实现，对于HotSpot：

• JDK7及以前，方法区在堆区的永久代空间里
• JDK8及以后，永久代被移除，用元空间代替，方法区在元空间，而元空间在操作系统的直接内存里，理论上可以一直分配

PS：

使用阿尔萨斯查看：JDK8时，max为-1，即不设上限，但自然不会超过操作系统的内存上限

3、模拟方法区的溢出

通过ByteBuddy框架，生成类的字节码，然后往内存（方法区）中加载。首先引入依赖：

<!--ByteBuddy是一个用于生成和操作Java字节码的框架-->
<dependency>
	<groupId>net.bytebuddy</groupId>
	<artifactId>byte-buddy</artifactId>
	<version>1.12.23</version>
</dependency>

基本使用方式：

//创建ClassWriter对象
ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
//生成字节码数据
classWriter.visit(Opcodes.V1_7,Opcodes.ACC_PUBLIC,name,null ,"java/lang/Object",null);
byte[] bytes = classWriter.toByteArray();
//visit方法的形参中，第一个为编译类的JDK版本，name为类名，批量生成时，注意别重复，第五个为父类

Demo代码：

public class Demo1 extends ClassLoader {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int count = 1;
        Demo1 demo1 = new Demo1();
        while (true) {
            ClassWriter classWriter = new ClassWriter(0);
            //JDK版本为8
            classWriter.visit(Opcodes.V1_8, Opcodes.ACC_PUBLIC, "Class" + count, null, "java/lang/Object", null);
            byte[] bytes = classWriter.toByteArray();
            //加载字节码
            demo1.defineClass("Class" + count, bytes, 0, bytes.length);
            System.out.println(count++);
        }

    }
}

JDK7的JVM上运行，报错PermGen Space，而JDK8的JVM下则只是看到系统内存一直在涨：

用-XX:MaxMetaspaceSize=值将元空间最大大小进行限制，再运行：

4、方法区的字符串常量池

字符串常量池存储在代码中定义的常量字符串的内容，比如"123"

关于字符串常量池和运行时常量池的关系：

图示：JDK6时：

JDK7时：

JDK8时：

5、常量池案例

如下，根据字节码，c指向字符串常量池，而a+b实际是用StringBuilder，得到一个String对象，指向堆内存，c不等于d

调整变量d的代码，现在输出为true，字节码中不再用StringBuilder：

+的两边是变量还是常量的区别为：

6、String的intern方法

intern方法手动将字符串放入字符串常量池中，如下：常量池中只是存了一份，结果为true：

案例2：

JDK6下运行：

false
false

JDK8下运行：

true
false

分析前置Tip：JVM启动时就会把java加入到常量池中。

原因：JDK6下的intern方法，第一次遇到字符串实例时，复制到永久代的字符串常量池中，并返回常量池中的引用，即s1.intern是一个指向字符串常量池的引用，而s1后面是个对象，因此s1是指向堆的一个引用。s1 不等于 s1.intern。同理，java字符串对象，s2.intern，发现常量池已有java，直接返回引用（地址），也是false。

JDK7及之后版本中由于字符串常量池在堆上，所以intern 方法会把第一次遇到的字符串的引用放入字符串常量池，此时，s1和s1.intern都指向堆里的think123对象，为true

而对于s2，常量池中已有java，因此s2.intern直接是字符串常量池中java的地址，不等于s2.

JDK7及以后，在堆上创建的字符串（对象），去调用intern时，只是在常量池中存放了这个对象的引用，而不是将字符串搬运到常量池中。

7、静态变量的存放位置

和JDK版本有关：

• JDK6及之前的版本中，静态变量是存放在方法区中的，也就是永久代
  
• JDK7及之后的版本中，静态变量是存放在堆中的Class对象中，脱离了永久代