深入了解Java方法区

发布时间：2023-05-21

一、方法区的定义

Java虚拟机规范中，将方法区描述为一块JVM规范的内存。用于用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区与Java堆一样，是被所有线程共享的内存区域。不过，方法区的垃圾回收（Full GC）通常是比较少见的。

二、方法区的常量池

Java虚拟机规范中，常量池是方法区的一部分。常量池是Class文件中的一些字面量和符号引用的集合。在类加载后，将字面量和符号引用都存放在常量池中。同时，在运行期间，也可以通过ldc指令将常量池中的符号引用推入操作数栈中。

public class ConstantPoolExample {
    public static void main(String[] args){
        String str1 = "Hello World";
        String str2 = new String("Hello World");
        System.out.println(str1 == str2.intern());//True
    }
}

上述代码中，两个String对象在编译期的常量池中，实例化为指向同一个地址的指针，所以判断为True。

三、方法区的OOM异常

方法区的OOM异常不同于Java堆的OOM异常，因为Java堆溢出后，会出现Out of Memory的异常。而方法区则会出现PermGen Space Exhausted的异常。PermGen Space指的是方法区的永久代，正如它的名字一样，永久代不会被GC回收。

public class PermGenOOMExample {
    public static void main(String[] args){
        for(int i=1;;i++){          
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(PermGenOOMExample.class);
            enhancer.setUseCache(false);       
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor(){
                public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invokeSuper(obj, args);
                }
            });       
            enhancer.create();
        }
    }
}

上述代码中，我们使用了CGLib库的Enhancer，通过循环向PermGen Space中不断注入Class对象，达到PermGen Space溢出，最终会抛出PermGen Space Exhausted异常。

四、方法区的垃圾回收

方法区的垃圾回收是由Full GC来负责的。Full GC会根据对象的GC Roots，来判断哪些对象需要被回收，并将其所占用的内存释放。一般来说，只有在进行类的卸载时，才会进行PermGen Space的垃圾回收。

public class UnloadClassExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
        Class<?> clazz = classLoader.loadClass("com.example.MyClass");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getMethod("sayHello");
        method.invoke(obj);
        classLoader = null;
        clazz = null;
        obj = null;
        method = null;
        System.gc();
    }
}
class MyClassLoader extends ClassLoader{
    @Override
    protected Class<?> findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = null;//省略class文件读取过程
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
}
class MyClass {
    public void sayHello(){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

上述代码中，我们通过自定义的ClassLoader去加载MyClass类，并实例化对象。然后，手动将ClassLoader、Class、obj、method都设为null，再执行System.gc()，就可以进行PermGen Space的垃圾回收。

五、结论

Java方法区是Java虚拟机规范中定义的一块内存，用于存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。同时，方法区也包含了常量池。当PermGen Space溢出时，会抛出PermGen Space Exhausted异常。垃圾回收通常只在进行类的卸载时进行。

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