方法區(qū)

保存在著被加載過的每一個(gè)類的信息；這些信息由類加載器在加載類的時(shí)候，從類的源文件中抽取出來；static變量信息也保存在方法區(qū)中；

可以看做是將類（Class）的元數(shù)據(jù)，保存在方法區(qū)里；

方法區(qū)是線程共享的；當(dāng)有多個(gè)線程都用到一個(gè)類的時(shí)候，而這個(gè)類還未被加載，則應(yīng)該只有一個(gè)線程去加載類，讓其他線程等待；

方法區(qū)的大小不必是固定的，jvm可以根據(jù)應(yīng)用的需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整。jvm也可以允許用戶和程序指定方法區(qū)的初始大小，最小和最大限制；

方法區(qū)同樣存在垃圾收集，因?yàn)橥ㄟ^用戶定義的類加載器可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展Java程序，這樣可能會(huì)導(dǎo)致一些類，不再被使用，變?yōu)槔?。這時(shí)候需要進(jìn)行垃圾清理。 

圖例（方法區(qū)中都保存什么）

類型信息

包括以下幾點(diǎn)：

類的完整名稱（比如，java.long.String）類的直接父類的完整名稱類的直接實(shí)現(xiàn)接口的有序列表（因?yàn)橐粋€(gè)類直接實(shí)現(xiàn)的接口可能不止一個(gè)，因此放到一個(gè)有序表中）類的修飾符可以看做是，對(duì)一個(gè)類進(jìn)行登記，這個(gè)類的名字叫啥，他粑粑是誰、有沒有實(shí)現(xiàn)接口， 權(quán)限是啥；

類型的常量池 （即運(yùn)行時(shí)常量池）

每一個(gè)Class文件中，都維護(hù)著一個(gè)常量池（這個(gè)保存在類文件里面，不要與方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池搞混），里面存放著編譯時(shí)期生成的各種字面值和符號(hào)引用；這個(gè)常量池的內(nèi)容，在類加載的時(shí)候，被復(fù)制到方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池 ；

字面值：就是像string, 基本數(shù)據(jù)類型，以及它們的包裝類的值，以及final修飾的變量，簡(jiǎn)單說就是在編譯期間，就可以確定下來的值；

符號(hào)引用：不同于我們常說的引用，它們是對(duì)類型，域和方法的引用，類似于面向過程語言使用的前期綁定，對(duì)方法調(diào)用產(chǎn)生的引用；

存在這里面的數(shù)據(jù)，類似于保存在數(shù)組中，外部根據(jù)索引來獲得它們 ； 

字段信息

• 聲明的順序
• 修飾符
• 類型
• 名字

方法信息

• 聲明的順序
• 修飾符
• 返回值類型
• 名字
• 參數(shù)列表（有序保存）
• 異常表（方法拋出的異常）
• 方法字節(jié)碼（native、abstract方法除外，）
• 操作數(shù)棧和局部變量表大小

類變量(即static變量）

非final類變量

• 在java虛擬機(jī)使用一個(gè)類之前，它必須在方法區(qū)中為每個(gè)非final類變量分配空間。非final類變量存儲(chǔ)在定義它的類中；

final類變量（不存儲(chǔ)在這里）

• 由于final的不可改變性，因此，final類變量的值在編譯期間，就被確定了，因此被保存在類的常量池里面，然后在加載類的時(shí)候，復(fù)制進(jìn)方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池里面 ；final類變量存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池里面，每一個(gè)使用它的類保存著一個(gè)對(duì)其的引用； 

對(duì)類加載器的引用

jvm必須知道一個(gè)類型是由啟動(dòng)加載器加載的還是由用戶類加載器加載的。

如果一個(gè)類型是由用戶類加載器加載的，那么jvm會(huì)將這個(gè)類加載器的一個(gè)引用作為類型信息的一部分保存在方法區(qū)中。

對(duì)Class類的引用

jvm為每個(gè)加載的類都創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class的實(shí)例（存儲(chǔ)在堆上）。

而jvm必須以某種方式把Class的這個(gè)實(shí)例和存儲(chǔ)在方法區(qū)中的類型數(shù)據(jù)（類的元數(shù)據(jù)）聯(lián)系起來， 因此，類的元數(shù)據(jù)里面保存了一個(gè)Class對(duì)象的引用；

方法表

為了提高訪問效率，必須仔細(xì)的設(shè)計(jì)存儲(chǔ)在方法區(qū)中的數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)。除了以上討論的結(jié)構(gòu)，jvm的實(shí)現(xiàn)者還可以添加一些其他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如方法表。

jvm對(duì)每個(gè)加載的非虛擬類的類型信息中都添加了一個(gè)方法表，方法表是一組對(duì)類實(shí)例方法的直接引用(包括從父類繼承的方法。jvm可以通過方法表快速激活實(shí)例方法。(譯者：這里的方法表與C++中的虛擬函數(shù)表一樣，但java方法全都 是virtual的，自然也不用虛擬二字了。

正像java宣稱沒有 指針了，其實(shí)java里全是指針。更安全只是加了更完備的檢查機(jī)制，但這都是以犧牲效率為代價(jià)的,個(gè)人認(rèn)為java的設(shè)計(jì)者 始終是把安全放在效率之上的，所有java才更適合于網(wǎng)絡(luò)開發(fā))

JVM如何使用方法區(qū)里面的數(shù)據(jù)

一個(gè)例子 

為了顯示jvm如何使用方法區(qū)中的信息，我們據(jù)一個(gè)例子，我們 看下面這個(gè)類：

class Lava { 
    private int speed = 5; // 5 kilometers per hour 
    void flow() { 
    } 
} 
 
class Volcano { 
    public static void main(String[] args) { 
        Lava lava = new Lava(); 
        lava.flow(); 
    } 
} 

下面我們描述一下main()方法的第一條指令的字節(jié)碼是如何被執(zhí)行的。不同的jvm實(shí)現(xiàn)的差別很大，這里只是其中之一。

為了運(yùn)行這個(gè)程序，你以某種方式把“Volcano”傳給了jvm。有了這個(gè)名字，jvm找到了這個(gè)類文件(Volcano.class)并讀入，它從 類文件提取了類型信息并放在了方法區(qū)中，通過解析存在方法區(qū)中的字節(jié)碼，jvm激活了main()方法，在執(zhí)行時(shí)，jvm保持了一個(gè)指向當(dāng)前類(Volcano)常量池的指針。

注意jvm在還沒有加載Lava類的時(shí)候就已經(jīng)開始執(zhí)行了。正像大多數(shù)的jvm一樣，不會(huì)等所有類都加載了以后才開始執(zhí)行，它只會(huì)在需要的時(shí)候才加載。

main()的第一條指令告知jvm為列在常量池第一項(xiàng)的類分配足夠的內(nèi)存。jvm使用指向Volcano常量池的指針找到第一項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)是一個(gè)對(duì)Lava類的符號(hào)引用，然后它就檢查方法區(qū)看lava是否已經(jīng)被加載了。

這個(gè)符號(hào)引用僅僅是類lava的完整有效名”lava“。這里我們看到為了jvm能盡快從一個(gè)名稱找到一個(gè)類，一個(gè)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是多么重要。這里jvm的實(shí)現(xiàn)者可以采用各種方法，如hash表，查找樹等等。同樣的算法可以用于Class類的forName()的實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)jvm發(fā)現(xiàn)還沒有加載過一個(gè)稱為”Lava”的類，它就開始查找并加載類文件”Lava.class”。它從類文件中抽取類型信息并放在了方法區(qū)中。

jvm于是以一個(gè)直接指向方法區(qū)lava類的指針替換了常量池第一項(xiàng)的符號(hào)引用。以后就可以用這個(gè)指針快速的找到lava類了。而這個(gè)替換過程稱為常量池解析(constant pool resolution)。在這里我們替換的是一個(gè)native指針。

jvm終于開始為新的lava對(duì)象分配空間了。這次，jvm仍然需要方法區(qū)中的信息。它使用指向lava數(shù)據(jù)的指針(剛才指向volcano常量池第一項(xiàng)的指針)找到一個(gè)lava對(duì)象究竟需要多少空間。

jvm總能夠從存儲(chǔ)在方法區(qū)中的類型信息知道某類型對(duì)象需要的空間。但一個(gè)對(duì)象在不同的jvm中可能需要不同的空間，而且它的空間分布也是不同的。(譯者：這與在C++中，不同的編譯器也有不同的對(duì)象模型是一個(gè)道理)

一旦jvm知道了一個(gè)Lava對(duì)象所要的空間，它就在堆上分配這個(gè)空間并把這個(gè)實(shí)例的變量speed初始化為缺省值0。假如lava的父對(duì)象也有實(shí)例變量，則也會(huì)初始化。

當(dāng)把新生成的lava對(duì)象的引用壓到棧中，第一條指令也結(jié)束了。下面的指令利用這個(gè)引用激活java代碼把speed變量設(shè)為初始值，5。另外一條指令會(huì)用這個(gè)引用激活Lava對(duì)象的flow()方法。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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