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JDK方法区、元空间以及String.intern()知识要点

作者:互联网

 

一、方法区、永久代、元空间

1.方法区、永久代

方法区也是各个线程共享的内存区域,它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。
方法区域又被称为“永久代”,但这仅仅对于Sun HotSpot来讲,JRockit和IBM J9虚拟机中并不存在永久代的概念。

Java虚拟机规范把方法区描述为Java堆的一个逻辑部分,而且它和Java Heap一样不需要连续的内存,可以选择固定大小或可扩展,另外,虚拟机规范允许该区域可以选择不实现垃圾回收。
相对而言,垃圾收集行为在这个区域比较少出现。该区域的内存回收目标主要针是对废弃常量的和无用类的回收。

运行时常量池是方法区的一部分,Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Class文件常量池),用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具备动态性,Java语言并不要求常量一定只能在编译期产生,也就是并非预置入Class文件中的常量池的内容才能进入方法区的运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用比较多的是String类的intern()方法。

 

2.变更历史

在JDK1.7之前 运行时常量池逻辑包含字符串常量池存放在方法区, 此时hotspot虚拟机对方法区的实现为永久代

在JDK1.7 字符串常量池被从方法区拿到了堆(方法区是堆的一个逻辑分区)中, 这里没有提到运行时常量池,也就是说字符串常量池被单独拿到堆,运行时常量池剩下的东西还在方法区, 也就是hotspot中的永久代

在JDK1.8及之后 hotspot移除了永久代用元空间(Metaspace)取而代之, 这时候字符串常量池还在堆, 运行时常量池还在方法区, 只不过方法区的实现从永久代变成了元空间(Metaspace)。

如下图Java堆内存结构,注意,在Java虚拟机规范将永久代(方法区)中描述为Java堆的一个逻辑部分。


 

二、元空间

JDK8 HotSpot JVM 将永久代移除,使用本地内存来存储类元数据信息并称之为:元空间(Metaspace)。

以下是JVM内存模型中方法区的变动:

 

  1. 新生代:Eden+From Survivor+To Survivor
  2. 老年代:OldGen
  3. 永久代(方法区的实现) : PermGen替换为Metaspace(本地内存中)

方法区和“PermGen space”又有着本质的区别。前者是 JVM 的规范,而后者则是 JVM 规范的一种实现,并且只有 HotSpot 才有 “PermGen space”,而对于其他类型的虚拟机,如 JRockit(Oracle)、J9(IBM) 并没有“PermGen space”。由于方法区主要存储类的相关信息,所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。

元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。因此,默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制,但可以通过以下参数来指定元空间的大小:

  -XX:MetaspaceSize,初始空间大小,达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载,同时GC会对该值进行调整:如果释放了大量的空间,就适当降低该值;如果释放了很少的空间,那么在不超过MaxMetaspaceSize时,适当提高该值。
  -XX:MaxMetaspaceSize,最大空间,默认是没有限制的。

 除了上面两个指定大小的选项以外,还有两个与 GC 相关的属性:
  -XX:MinMetaspaceFreeRatio,在GC之后,最小的Metaspace剩余空间容量的百分比,减少为分配空间所导致的垃圾收集
  -XX:MaxMetaspaceFreeRatio,在GC之后,最大的Metaspace剩余空间容量的百分比,减少为释放空间所导致的垃圾收集

 

2.变动原因

字符串存在永久代中,现实使用中易出问题, 由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露,爆出异常 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen
类及方法的信息等比较难确定其大小,因此对于永久代的大小指定比较困难,太小容易出现永久代溢出,太大则容易导致老年代溢出。
永久代会为 GC 带来不必要的复杂度,并且回收效率偏低。

This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.
即:移除永久代是为融合HotSpot JVM与 JRockit VM而做出的努力,因为JRockit没有永久代,不需要配置永久代。

 

3.移除永久代的影响

由于类的元数据分配在本地内存中,元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间。因此,我们就不会遇到永久代存在时的内存溢出错误,也不会出现泄漏的数据移到交换区这样的事情。最终用户可以为元空间设置一个可用空间最大值,如果不进行设置,JVM会自动根据类的元数据大小动态增加元空间的容量。

注意:永久代的移除并不代表自定义的类加载器泄露问题就解决了。因此,你还必须监控你的内存消耗情况,因为一旦发生泄漏,会占用你的大量本地内存,并且还可能导致交换区交换更加糟糕。

了解更多:元空间的内存管理

 


 

 

三、JAVA中String.intern的理解

1.intern()方法解释

intern() 方法返回字符串对象的规范化表示形式。

它遵循以下规则:对于任意两个字符串 s 和 t,当且仅当 s.equals(t) 为 true 时,s.intern() == t.intern() 才为 true。

String.intern方法究竟做了什么?jdk源码中对intern方法的详细解释为:

Returns a canonical representation for the string object. A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the class String. When the intern method is invoked, if the pool already contains a string equal to this String object as determined by the equals(Object) method, then the string from the pool is returned. Otherwise, this String object is added to the pool and a reference to this String object is returned. It follows that for any two strings s and t, s.intern() == t.intern() is true if and only if s.equals(t) is true. All literal strings and string-valued constant expressions are interned. String literals are defined in section 3.10.5 of the The Java? Language Specification.

简单来说就是intern用来返回常量池中的某字符串,如果常量池中已经存在该字符串,则直接返回常量池中该对象的引用。否则,在常量池中加入该对象,然后 返回引用。(这里的加入该对象对于java1.7前后的处理方式不同, 往后看)

2.实例

看下一个例子:

String str1 = "a";
String str2 = "b";
String str3 = "ab";
String str4 = str1 + str2;
String str5 = new String("ab");

System.out.println(str5.equals(str3));        // true
System.out.println(str5 == str3);             // false
System.out.println(str5.inter() == str3);     // true
System.out.println(str5.inter() == str4);     // false

 

为什么会得到这样的一个结果呢?我们一步一步的分析。

第一、str5.equals(str3)这个结果为true,不用太多的解释,因为字符串的值的内容相同。
第二、str5 == str3对比的是引用的地址是否相同,由于str5采用new String方式定义的,所以地址引用一定不相等。所以结果为false。
第三、当str5调用intern的时候,会检查字符串池中是否含有该字符串。由于之前定义的str3已经进入字符串池中,所以会得到相同的引用。
第四,当str4 = str1 + str2后,str4的值也为”ab”,但是为什么这个结果会是false呢?先看下面代码:

String a = new String("ab");
String b = new String("ab");
String c = "ab";
String d = "a" + "b";
String e = "b";
String f = "b" + e;

System.out.println(b.intern() == a);     // false
System.out.println(b.intern() == c);     // true
System.out.println(b.intern() == d);     // true
System.out.println(b.intern() == f);     // false
System.out.println(b.intern() == a.intern());     // true

  

由运行结果可以看出来,b.intern() == a和b.intern() == c可知,采用new 创建的字符串对象不进入字符串池,并且通过b.intern() == d和b.intern() == f可知,字符串相加的时候,都是静态字符串的结果会添加到字符串池,如果其中含有变量(如f中的e)则不会进入字符串池中。但是字符串一旦进入字符串池中,就会先查找池中有无此对象。如果有此对象,则让对象引用指向此对象。如果无此对象,则先创建此对象,再让对象引用指向此对象。

3.在看《深入理解java虚拟机》中的一个例子:

 

 

 结果是:

true
false

《深入理解java虚拟机》中写道,如果JDK1.6会返回两个false,JDK1.7运行则会返回一个true一个false。

JDK1.6中,intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中,返回的也是永久代中这个字符串的实例的引用,而StringBulder创建的字符串实例在Java堆上,所以必然不是同一个引用,将返回false。

JDK1.7中,intern()的实现不会在复制实例,只是在常量池中记录首次出现的实例引用,因此返回的是引用和由StringBuilder.toString()创建的那个字符串实例是同一个。

str2的比较返回false因为"java"这个字符串在执行StringBuilder.toString()之前已经出现过,字符串常量池中已经有它的引用了,不符合“首次出现”的原则,而“计算机软件”这个字符串是首次出现,因此返回true。(System类自动由java虚拟机调用, 其中把"java"加入到了常量池中)

4.总结:

 

final String str1=”ja”;
final String str2=”va”;
String str3=str1+str2;

 

 

参考文档

  1. https://blog.csdn.net/q5706503/article/details/84640762
  2. https://blog.csdn.net/q5706503/article/details/84621210
  3. https://blog.csdn.net/q5706503/article/details/84586219
  4. https://blog.csdn.net/soonfly/article/details/70147205

 

标签:String,JDK,池中,intern,字符串,永久,常量
来源: https://www.cnblogs.com/xuxh120/p/15239941.html