JVM(四) Java虚拟机中的方法区或永久区

旧城等待， 2023-01-02 08:30 206阅读 0赞

和java堆一样，方法区是一块所有线程共享的内存区域。它用于保存系统的类信息(字段，方法，常量池等). 方法区的大小决定系统可保存多少个类，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。

在JDK1.6、JDK1.7中，方法区可以理解为永久区（Perm）。永久区可以使用参数-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize指定，默认情况下，-XX:MaxPermSize为64M。一个大的永久区可以保存更多的类信息。如果系统使用了一些动态代理(Proxy)，那么有可能会在运行时生成大量的类，如果这样，就需要设置一个合理的永久区大小，确保不发生永久区内存溢出。

下面程序使用CGLIB库来测试在大量生成动态类时，JVM中Perm区的使用情况.

1. 先使用maven引入cglib及asm库.

<dependency>
           <groupId>cglib</groupId>
           <artifactId>cglib</artifactId>
           <version>2.2</version>
    </dependency>
    <dependency>
           <groupId>asm</groupId>
           <artifactId>asm</artifactId>
           <version>3.3.1</version>
    </dependency>

2. 利用 ASM 动态生成 Class 对象.

import net.sf.cglib.beans.BeanGenerator;
    import net.sf.cglib.core.ClassEmitter;
    import net.sf.cglib.core.Constants;
    import net.sf.cglib.core.EmitUtils;
    import org.objectweb.asm.ClassVisitor;
    import org.objectweb.asm.Type;
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Map;
    
    /**
     * Bean生成器对象
     */
    public class BeanGeneratorObj extends BeanGenerator{
        public BeanGeneratorObj() {
            super();
        }
    
        private Map props = new HashMap();   //类中所有的属性 Map
    
        /**
         * 给类中添加属性及类型
         * @param name
         * @param type
         */
        @Override
        public void addProperty(String name, Class type) {
            super.addProperty(name, type);
            if (props.containsKey(name)) {
                throw new IllegalArgumentException("Duplicate property name \"" + name + "\"");
            }
            props.put(name, Type.getType(type));
        }
    
        /**
         * 生成类的Class对象
         * @param v
         * @throws Exception
         */
        @Override
        public void generateClass(ClassVisitor v) throws Exception {
            // ClassVisitor   ->  用于访问类的  Class部分
            int size = props.size();
            String[] names = (String[]) props.keySet().toArray(new String[size]);  //取出所有的属性名，并根据属性数生成对应的Type[]
            Type[] types = new Type[size];
            for (int i = 0; i < size; i++) {
                types[i] = (Type) props.get(names[i]);
            }
            ClassEmitter ce = new ClassEmitter(v);
            //  通过 ClassEmitter创建 Class
            //         参数:   class版本    权限修饰符               类名   父类 ,  接口, 源码
            ce.begin_class(Constants.V1_2, Constants.ACC_PUBLIC, getClassName(),
                    getDefaultClassLoader() != null ? Type.getType(getDefaultClassLoader().getClass())
                            : Constants.TYPE_OBJECT, null, null);
            EmitUtils.null_constructor(ce);  //无参构方法
            add_properties(ce, names, types);   //给ce 添加属性及类型
            ce.end_class();   //结束class创建，并调用 static方法
        }
    
        private void add_properties(ClassEmitter ce, String[] names, Type[] types) {
            for (int i = 0; i < names.length; i++) {
                String fieldName = names[i];
                ce.declare_field(Constants.ACC_PRIVATE, fieldName, types[i], null);
                EmitUtils.add_property(ce, names[i], types[i], fieldName);
            }
        }
    }

3. 利用cglib库根据上面生成的Class生成Bean

import net.sf.cglib.beans.BeanGenerator;
    import net.sf.cglib.beans.BeanMap;
    import net.sf.cglib.core.NamingPolicy;
    import net.sf.cglib.core.Predicate;
    
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Map;
    import java.util.Set;
    
    public class CglibBean {
        /**
         * 实体Object
         */
        public Object object = null;
    
        /**
         * 属性map
         */
        public BeanMap beanMap = null;
    
        public CglibBean() {
            super();
        }
    
        /**
         * 通过属性创建对象
         * @param propertyMap
         */
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public CglibBean(Map propertyMap) {
            this.object = generateBean(propertyMap);
            this.beanMap = BeanMap.create(this.object);
        }
    
        /**
         * 通过 类名和属性名创建对象
         * @param className
         * @param propertyMap
         */
        public CglibBean(String className,Map propertyMap) {
            this.object = generateBean(className,propertyMap);
            this.beanMap = BeanMap.create(this.object);
        }
    
        /**
         * 给bean属性赋值
         *
         * @param property
         *            属性名
         * @param value
         *            值
         */
        public void setValue(String property, Object value) {
            beanMap.put(property, value);
        }
    
        /**
         * 通过属性名得到属性值
         *
         * @param property
         *            属性名
         * @return 值
         */
        public Object getValue(String property) {
            return beanMap.get(property);
        }
    
        /**
         * 得到该实体bean对象
         *
         * @return
         */
        public Object getObject() {
            return this.object;
        }
    
        /**
         * 创建Bean， 普通Bean
         * @param propertyMap
         * @return
         */
        private Object generateBean(Map propertyMap) {
            BeanGenerator generator = new BeanGenerator();   //Bean生成器对象
            Set keySet = propertyMap.keySet();   //获取所有属性
            for (Iterator i = keySet.iterator(); i.hasNext();) {   //循环每个属性
                String key = (String) i.next();
                generator.addProperty(key, (Class) propertyMap.get(key));   //设置属性值
            }
            return generator.create();   //创建对象
        }
    
        /**
         * 根据className, 属性Map生成B月工已
         * @param className
         * @param propertyMap
         * @return
         */
        private Object generateBean(final String className,Map propertyMap) {
            BeanGeneratorObj generator = new BeanGeneratorObj();
            generator.setUseCache(false);
            generator.setNamingPolicy(new NamingPolicy() {
                @Override
                public String getClassName(String prefix, String source, Object key, Predicate names) {
                    return className;
                }
            });
    
            Set keySet = propertyMap.keySet();
            for (Iterator i = keySet.iterator(); i.hasNext();) {
                String key = (String) i.next();
                generator.addProperty(key, (Class) propertyMap.get(key));
            }
            return generator.create();
        }
    }

以上代码中重要的方法是两个 generateBean()的重载方法, 它们负责根据 属性Map 来动态创建Bean.

4. 测试生成动态类.

import java.util.HashMap;
    
    /**
     * JDK1.6 1.7 -XX:+PrintGCDetails -XX:PermSize=5M -XX:MaxPermSize=5m
     * JDK1.8 -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxMetaspaceSize=5M
     *
     */
    public class PermTest {
        public static void main(String[] args) {
            int i = 0;
            try {
                for (i = 0; i < 100000; i++) {
                    CglibBean bean = new CglibBean("com.yc.TestObject" + i, new HashMap());
                }
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("内存溢出，总创建对象:" + i);
                throw e;
            }
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neWluZ2NoZW5ncWk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

5. 运行结果分析:

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neWluZ2NoZW5ncWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

当我修改 -XX:MaxMetaspaceSize=50M 后， 系统在创建完10553个Class对象后，内存溢出。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neWluZ2NoZW5ncWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

小结： 当使用cglib动态产生类时，不仅仅是对象实例，由于类的信息(字段，方法，字节码等)保存在此，所以metaspace空间越大，可保存的类信息就越多.

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neWluZ2NoZW5ncWk_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/8b7662ea7c7b4ba3ac0ed591d9689916.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3poYW5neWluZ2NoZW5ncWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221120/f86c70f4a62544c1b8256f505c12e95e.png