JVM調優：方法區，你學會了嗎？
一、方法區的理解
方法區（Method Area） 與Java堆一樣， 是各個線程共享的內存區域， 它用于存儲已被虛擬機加載 的類型信息、 常量、 靜態變量、 即時編譯器編譯后的代碼緩存等數據。
《Java虛擬機規范》中明確說明：“盡管所有的方法區在邏輯上是屬于堆的一部分，但些簡單的實現可能不會 選擇去進行垃圾收集或者進行壓縮”。對HotSpot而言，方法區還有一個別名叫做Non-Heap（非堆），的就是 要和堆分開。
元空間、永久代是方法區具體的落地實現。方法區看作是一塊獨立于Java堆的內存空間，它主要是用來存儲所加載 的類信息的
創建對象各數據區域的聲明：
方法區的特點:
- 方法區與堆一樣是各個線程共享的內存區域
- 方法區在JVM啟動的時候就會被創建并且它實例的物理內存空間和Java堆一樣都可以不連續
- 方法區的大小跟堆空間一樣 可以選擇固定大小或者動態變化
- 方法區的對象決定了系統可以保存多少個類,如果系統定義了太多的類 導致方法區溢出虛擬機同樣會跑出 (OOM)異常(Java7之前是 PermGen Space (永久帶) Java 8之后 是MetaSpace(元空間) )
- 關閉JVM就會釋放這個區域的內存
二、方法區結構
方法區的內部結構：
類加載器將Class文件加載到內存之后，將類的信息存儲到方法區中。
方法區中存儲的內容：
- 類型信息（域信息、方法信息）
- 運行時常量池
類型信息
對每個加載的類型（類Class、接口 interface、枚舉enum、注解 annotation），JVM必須在方法區中存儲以下類型信 息：
① 這個類型的完整有效名稱（全名 = 包名.類名）
② 這個類型直接父類的完整有效名（對于 interface或是java.lang. Object，都沒有父類）
③ 這個類型的修飾符（ public, abstract，final的某個子集）
④ 這個類型直接接口的一個有序列表
域信息
域信息，即為類的屬性，成員變量
JVM必須在方法區中保存類所有的成員變量相關信息及聲明順序。
域的相關信息包括：域名稱、域類型、域修飾符（pυblic、private、protected、static、final、volatile、transient的 某個子集）
三、方法區設置
方法區的大小不必是固定的，JVM可以根據應用的需要動態調整。
jdk7及以前：
- 通過-xx:Permsize來設置永久代初始分配空間。默認值是20.75M
- -XX:MaxPermsize來設定永久代最大可分配空間。32位機器默認是64M，64位機器模式是82M
- 當JVM加載的類信息容量超過了這個值，會報異常OutofMemoryError:PermGen space。
查看JDK PermSpace區域默認大?。?/p>
- jps #是java提供的一個顯示當前所有java進程
- pid的命令 jinfo -flag PermSize 進程號 #查看進程的PermSize初始化空間大小
- jinfo -flag MaxPermSize 進程號 #查看PermSize最大空間
JDK8以后：
元數據區大小可以使用參數 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize指定
默認值依賴于平臺。windows下，-XX:MetaspaceSize是21M，-XX:MaxMetaspaceSize的值是-1，即沒有限制。
與永久代不同，如果不指定大小，默認情況下，虛擬機會耗盡所有的可用系統內存。如果元數據區發生溢出，虛擬 機一樣會拋出異常
OutOfMemoryError:Metaspace
-XX:MetaspaceSize：設置初始的元空間大小。對于一個64位的服務器端JVM來說，其默認的-xx:MetaspaceSize值為 21MB。這就是初始的高水位線，一旦觸及這個水位線，FullGC將會被觸發并卸載沒用的類（即這些類對應的類加載 器不再存活）然后這個高水位線將會重置。新的高水位線的值取決于GC后釋放了多少元空間。如果釋放的空間不 足，那么在不超過MaxMetaspaceSize時，適當提高該值。如果釋放空間過多，則適當降低該值。
如果初始化的高水位線設置過低，上述高水位線調整情況會發生很多次。通過垃圾回收器的日志可以觀察到FullGC 多次調用。為了避免頻繁地GC，建議將-XX:MetaspaceSize設置為一個相對較高的值。
- jps #查看進程號
- jinfo -flag MetaspaceSize 進程號 #查看Metaspace 最大分配內存空間
- jinfo -flag MaxMetaspaceSize 進程號 #查看Metaspace最大空間
四、運行時常量池
常量池vs運行時常量池：
字節碼文件中，內部包含了常量池
方法區中，內部包含了運行時常量池
常量池：存放編譯期間生成的各種字面量與符號引用
運行時常量池：常量池表在運行時的表現形式
編譯后的字節碼文件中包含了類型信息、域信息、方法信息等。通過ClassLoader將字節碼文件的常量池中的信息加 載到內存中，存儲在了方法區的運行時常量池中。
理解為字節碼中的常量池 Constant pool 只是文件信息，它想要執行就必須加載到內存中。而Java程序是靠 JVM，更具體的來說是JVM的執行引擎來解釋執行的。執行引擎在運行時常量池中取數據，被加載的字節碼常量池 中的信息是放到了方法區的運行時常量池中。
它們不是一個概念，存放的位置是不同的。一個在字節碼文件中，一個在方法區中。
五、直接內存
直接內存（Direct Memory） 并不是虛擬機運行時數據區的一部分。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output） 類， 引入了一種基于通道（Channel） 與緩沖區 （Buer） 的I/O方 式， 它可以使用Native函數庫直接分配堆外內存， 然后通過一個存儲在Java堆里面的 DirectByteBuer對象作為這塊 內存的引用進行操作。 這樣能在一些場景中顯著提高性能， 因為避免了 在Java堆和Native堆中來回復制數據。
通過使用堆外內存，可以帶來以下好處：
1. 改善堆過大時垃圾回收效率，減少停頓。Full GC時會掃描堆內存，回收效率和堆大小成正比。Native的內 存，由OS負責管理和回收。
2. 減少內存在Native堆和JVM堆拷貝過程，避免拷貝損耗，降低內存使用。
3. 可突破JVM內存大小限制。
