一、方法区 (Method Area)
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方法区 (Method Area) 与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
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当方法区无法满足内存分配的需求时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常
二、永久代与元空间
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在 Java 虚拟机规范中，只规定了方法区的概念及其作用，但并没有规定如何去实现它，这里我们来看看方法区的两个具体实现：永久代与元空间
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两者最大的区别是：元空间使用的是本地内存，而永久代使用的是虚拟机的内存
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永久代 (PermGen)
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在 Java8 之前，永久代是方法区的具体实现 (仅针对 HotSpot 虚拟机，对于其他虚拟机如：BEA JRockit、IBM J9 等来说是不存在永久代的)
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使用永久代来实现方法区，容易遇到内存溢出的问题，我们可以通过 ‑XX:MaxPermSize 参数来设置永久代的大小，一旦类的元数据超过了设定的大小，就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 异常，而且有极少数的方法 (例如：String.intern() 方法) 会因为这个原因导致在不同的虚拟机下有不同的表现
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从 Java7 开始，原先位于方法区中的字符串常量池已被移动到 Java 堆中
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元空间 (Metaspace)
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从 Java8 开始，Java 虚拟机移除了永久代，转而使用元空间来代替它，与永久代不同的是，元空间使用本地内存来存放类的元数据而不是使用虚拟机的内存
为什么废除永久代 --> 官方说明
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使用本地内存后，最直接的表现在于，原先在永久代中会出现的异常 - java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 将不复存在，因为默认类的元数据分配只受本地内存大小的限制，理论上本地内存有多少，元空间就可以有多大，这解决了内存空间不足的问题
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虚拟机会在运行时会根据类的元数据大小动态地设置元空间的大小
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三、元空间的内存管理
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元空间的内存管理由元空间虚拟机来完成，先前使用永久代时，对于类的元数据我们需要用不同的垃圾回收器来进行处理，现在只需要执行元空间虚拟机的 C++ 代码即可完成
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在元空间中，类和其元数据的生命周期和对应的类加载器是相同的，话句话说，只要类加载器存活，其加载的类的元数据也是存活的，因而不会被回收掉
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每一个类加载器的存储区域都称作一个元空间，所有的元空间合在一起就是我们一直说的元空间。当一个类加载器被垃圾回收器标记为不再存活时，其对应的元空间就会被回收，在回收过程中没有重定位和压缩等操作，但是元空间内的元数据会进行扫描来确定 Java 引用
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元空间虚拟机负责元空间的分配，其采用的形式为组块分配，组块的大小因类加载器的类型而异。在元空间虚拟机中存在一个全局的空闲组块列表，当一个类加载器需要组块时，它就会从这个全局的组块列表中获取并维持一个自己的组块列表。当一个类加载器不再存活时，那么其持有的组块将会被释放，并返回给全局组块列表。类加载器持有的组块又会被分为多个块，每一个块存储一个单元的元信息，组块中的块是线性分配的 (指针碰撞分配形式)。组块分配至内存映射区域，这些全局的虚拟内存映射区域以链表的形式连接，一旦某个虚拟内存映射区域被清空，那么这部分的内存就会返回给操作系统
四、元空间相比永久代的优势
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字符串常量池存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出
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类和方法的信息大小难以确定，给永久代的大小指定带来困难 (通过 ‑XX:MaxPermSize 参数来指定)，太小容易导致永久代内存溢出，太大容易导致老年代内存溢出
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永久代会为 GC 带来不必要的复杂性，且回收效率偏低，因为对永久代进行调优是很困难的，永久代中的元数据可能会随着每一次 Full GC 发生而进行移动，HostSpot 虚拟机的每种类型的垃圾回收器都需要特殊处理永久代中的元数据，将元数据分离出来后，可以简化 Full GC 以及对以后的并发隔离类类元数据等方面进行优化
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方便 HotSpot 与其他虚拟机 (如：JRockit) 进行集成
五、归纳总结
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方法区
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用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据
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Java8 之前，方法区的具体实现为永久代；Java8 开始，方法区的具体实现为元空间
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元空间使用的是本地内存，而永久代使用的是虚拟机的内存
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永久代
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使用虚拟机内存
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难以指定大小，容易出现性能问题和内存溢出
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太小容易导致永久代内存溢出
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太大容易导致老年代内存溢出
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从 Java7 开始，将原先位于方法区中的字符串常量池移动到了 Java 堆中
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元空间
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使用本地内存
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虚拟机在运行时会根据类的元数据大小动态地设置元空间的大小
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六、参考资料
