JVM体系结构之三：方法区之1

一、简介

方法区在JVM中也是一个非常重要的区域，它与堆一样，是被线程共享的区域。在方法区中，存储了每个类的信息（包括类的名称、方法信息、字段信息）、静态变量、常量以及编译器编译后的代码等。

方法区（method area）只是JVM规范中定义的一个概念，用于存储类信息、常量池、静态变量、JIT编译后的代码等数据，具体放在哪里，不同的实现可以放在不同的地方。而永久代是Hotspot虚拟机特有的概念，是方法区的一种实现，别的JVM都没有这个东西。

二、方法区结构

2.1、先看classLoader是如何加载class文件和存储文件信息的

当一个classLoder启动的时候，classLoader的生存地点在jvm中的堆，然后它会去主机硬盘上将A.class装载到jvm的方法区，方法区中的这个字节文件会被虚拟机拿来new A字节码()，然后在堆内存生成了一个A字节码的对象，然后A字节码这个内存文件有两个引用一个指向A的class对象，一个指向加载自己的classLoader。那么方法区中的字节码内存块，除了记录一个class自己的class对象引用和一个加载自己的ClassLoader引用之外，还记录了什么信息呢？？见下图：

2.2、方法区关键信息介绍

    1.类信息：修饰符(public final)

是类还是接口(class,interface)

类的全限定名(Test/ClassStruct.class)

直接父类的全限定名(java/lang/Object.class)

直接父接口的权限定名数组(java/io/Serializable)

也就是 public final class ClassStruct extends Object implements Serializable这段描述的信息提取

2.字段信息：修饰符(pirvate)

字段类型(java/lang/String.class)

字段名(name)

也就是类似private String name;这段描述信息的提取

 3.方法信息:修饰符(public static final)

方法返回值(java/lang/String.class)

方法名(getStatic_str)

参数需要用到的局部变量的大小还有操作数栈大小(操作数栈我们后面会讲)

方法体的字节码(就是花括号里的内容)

异常表(throws Exception)

也就是对方法public static final String getStatic_str ()throws Exception的字节码的提取
       4.常量池:

4.1.直接常量：

1.1CONSTANT_INGETER_INFO整型直接常量池public final int CONST_INT=0;

1.2CONSTANT_String_info字符串直接常量池   public final String CONST_STR="CONST_STR";

1.3CONSTANT_DOUBLE_INFO浮点型直接常量池

等等各种基本数据类型基础常量池(待会我们会反编译一个类，来查看它的常量池等。)

4.2.方法名、方法描述符、类名、字段名，字段描述符的符号引用

也就是所有编译器能够被确定，能够被快速查找的内容都存放在这里，它像数组一样通过索引访问，就是专门用来做查找的。

编译时就能确定数值的常量类型都会复制它的所有常量到自己的常量池中，或者嵌入到它的字节码流中。作为常量池或者字节码流的一部分，编译时常量保存在方法区中，就和一般的类变量一样。但是当一般的类变量作为他们的类型的一部分数据而保存的时候，编译时常量作为使用它们的类型的一部分而保存

5.类变量：

就是静态字段( public static String static_str="static_str";)

虚拟机在使用某个类之前，必须在方法区为这些类变量分配空间。

6.一个到classLoader的引用，通过this.getClass().getClassLoader()来取得为什么要先经过class呢？思考一下，看一下上面的图，再回来思考。(class A 对象拥有A字节码和加载它的加载器地址引用)

7.一个到class对象的引用，这个对象存储了所有这个字节码内存块的相关信息。所有你能够看到的区域，比如：类信息，你可以通过this.getClass().getName()取得

所有的方法信息，可以通过this.getClass().getDeclaredMethods()，字段信息可以通过this.getClass().getDeclaredFields()，等等，所有在字节码中你想得到的，调用的，通过class这个引用基本都能够帮你完成。因为他就是字节码在内存块在堆中的一个对象

8.方法表，如果学习c++的人应该都知道c++的对象内存模型有一个叫虚表的东西，java本来的名字就叫c++- -，它的方法表其实说白了就是c++的虚表，它的内容就是这个类的所有实例可能被调用的所有实例方法的直接引用。也是为了动态绑定的快速定位而做的一个类似缓存的查找表，它以数组的形式存在于内存中。不过这个表不是必须存在的，取决于虚拟机的设计者，以及运行虚拟机的机器是否有足够的内存。

三、从JVM看方法区

方法区也叫永久代。在过去（自定义类加载器还不是很常见的时候），类大多是”static”的，很少被卸载或收集，因此被称为“永久的(Permanent)”。虽然Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的应该是与Java 堆区分开来。同时，由于类class是JVM实现的一部分，并不是由应用创建的，所以又被认为是“非堆(non-heap)”内存。HotSpot 虚拟机的设计团队选择把GC 分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。对于其他虚拟机（如BEA JRockit、IBM J9 等）来说是不存在永久代的概念的。

　　永久代也是各个线程共享的区域，它用于存储已经被虚拟机加载过的类信息，常量，静态变量（JDK7中被移到Java堆），即时编译期编译后的代码（类方法）等数据。这里要讲一下运行时常量池，它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用（其实就是八大基本类型的包装类型和String类型数据（JDK7中被移到Java堆））（官方文档说明： In JDK 7, interned strings are no longer allocated in the permanent generation of the Java heap, but are instead allocated in the main part of the Java heap (known as the young and old generations), along with the other objects created by the application）。

　　在JDK1.7中的HotASpot中，已经把原本放在方法区的字符串常量池移到java heap中。

• 将interned String移到Java堆中（示例见《JVM体系结构之七：持久代、元空间(Metaspace) 常量池==了解String类的intern()方法、常量池介绍、常量池从Perm-->Heap》中的示例）
• 将符号Symbols移到native memory（不受GC管理的内存）

　　从JDK7开始永久代的移除工作，贮存在永久代的一部分数据已经转移到了Java Heap或者是Native Heap。但永久代仍然存在于JDK7，并没有完全的移除：符号引用(Symbols)转移到了native heap;字面量(interned strings)转移到了java heap;类的静态变量(class statics)转移到了java heap。随着JDK8的到来，JVM不再有PermGen。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory）中。

四、常量池

见《JVM体系结构之七：持久代、元空间(Metaspace) 常量池==了解String类的intern()方法、常量池介绍、常量池从Perm-->Heap》

五、垃圾回收

常量池如何触发的垃圾回收？
Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量表(constant_pool table)，用于存放编译期已可知的常量，这部分内容将在类加载后进入方法区（永久代）存放。但是Java语言并不要求常量一定只有编译期预置入Class的常量表的内容才能进入方法区常量池，运行期间也可将新内容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。

GC的作用主要是用来卸载类和回收常量池，当然有部分方法区，即使永久代（Perm Space）也会一定的回收