【基础篇】十一、JVM方法区

谁践踏了优雅 2024-04-23 15:49 36阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1、方法区
 *  2、方法区的位置
 *  3、模拟方法区的溢出
 *  4、方法区的字符串常量池
 *  5、常量池案例
 *  6、String的intern方法
 *  7、静态变量的存放位置

## 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。

![在这里插入图片描述][6cc6026e276c4b36b83e6a40ae606054.png]

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：

![在这里插入图片描述][8687de45ee3a40d5944dacfc863ff245.png]

## 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

![在这里插入图片描述][fe3387d4a38040178e79d83da1dea90c.png]  
PS：  
![在这里插入图片描述][4117375bd3c14de6bd741dd2e4eaf7ce.png]

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

![在这里插入图片描述][c100ddf25e81480ba270afc0a5b29355.png]

## 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：

<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：

![在这里插入图片描述][55073da993be4680bba7b1fbc60867a2.png]

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

![在这里插入图片描述][9891ec97f786455183d018feadbe54fc.png]

## 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"

![在这里插入图片描述][a868f2e4d24241a39bb6bce2922ce84d.png]

关于字符串常量池和运行时常量池的关系：

![在这里插入图片描述][e04a612272704df78f90f04dd24d9326.png]

> 图示：JDK6时：
> 
> ![在这里插入图片描述][6e11d13db1db4d16a394a1da5c9bb57b.png]
> 
> JDK7时：
> 
> ![在这里插入图片描述][a606e8b8b0674507a61dbc05a1fc6405.png]  
> JDK8时：
> 
> ![在这里插入图片描述][6532609e2b0f4f5ab2d89689d80ef5e4.png]

## 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  
![在这里插入图片描述][9c2be805f309478d810c85f1f6402841.png]

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

![在这里插入图片描述][6ed825fa202f4b4588bb83c23c2df128.png]

\+的两边是变量还是常量的区别为：

![在这里插入图片描述][85daa630abd14c1a8803551330740592.png]

## 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：

![在这里插入图片描述][2192a58b56c34d7ab77af7a000e2b5d4.png]  
案例2：  
![在这里插入图片描述][a66d73ef41374b45b916bb62aa0dca89.png]  
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。

![在这里插入图片描述][d890410fa0df415688e970fef6bf0865.png]

**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

![在这里插入图片描述][7f649d7812294aa186fcad6d7c0f2873.png]  
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  
    ![在这里插入图片描述][4f2e679ccfa445feb48b89edbf47c592.png]
 *  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

![在这里插入图片描述][bf7a139d19ad49b3be51919fe1e44eac.png]

[6cc6026e276c4b36b83e6a40ae606054.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/23/30bd7eca111346248e905fac2151b0e0.png
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