深入探究Java中的Nonheap

一、Nonheap介绍

Java虚拟机将内存划分为两个区域：heap和nonheap。

Heap区用于存储Java对象和JVM需要管理的数据。

Nonheap区用于存储JVM本身和Java类相关的信息。

除了Static数据和代码区，其他的Java代码都在Heap中运行。

而非Java数据的JVM或者Java类定义等信息是存储在Nonheap中的。

二、Nonheap的组成

Java中的Nonheap主要由Java虚拟机自己管理。

主要包含以下几个主要的元素：

1. Code Cache

Code Cache存放被JIT编译后的本地代码（native code）。

2. PermGen Space

PermGen Space存储Java类信息（例如类名称、访问修饰符等），以及方法和字段的元数据信息。

3. Metaspace

Java SE 8中，PermGen space被Metaspace替换，因为PermGen space在过多使用时会导致内存问题。所以，Metaspace用来存放类元信息。

4. Stack

Stack中存储着线程的运行状态，包括方法调用堆栈、局部变量信息和操作数栈。

5. Direct Buffers

Direct Buffers是non-heap的一部分。

6. JNI

Java Native Interface，是Java中调用非Java的C或其他本地库的接口。

三、代码示例

class NonHeapDemo{
    public static void main(String[] args) {
        //查找NonHeap区Header容量 
        long nonheapHeaderSize = sun.misc.VM.maxDirectMemory() - sun.misc.VM.currentDirectMemory();
        System.out.println("NonHeap Header Size: " + nonheapHeaderSize);

        //获取Code Cache大小
        long codeCacheSize = ((com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean) ManagementFactory.getDiagnosticMXBean()).getLargestCompilationLevel();
        System.out.println("Code Cache Size: " + codeCacheSize);

        //获取PermGen Space或者Metaspace的大小
        long metaspaceSize = ((com.sun.management.GarbageCollectorMXBean) ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans().get(0)).getMemoryPoolNames().stream()
                .filter(pool -> pool.contains("Metaspace"))
                .map(ManagementFactory::getMemoryPoolMXBean)
                .mapToLong(MemoryPoolMXBean::getUsage).mapToLong(Usage::getMax).sum();
        System.out.println("PermGen Space/Metaspace Size: " + metaspaceSize);

        //获取Direct Buffers大小
        long directBufferSize = ((com.sun.management.BufferPoolMXBean) ManagementFactory.getPlatformMXBeans(BufferPoolMXBean.class).get(0)).getTotalCapacity();
        System.out.println("Direct Buffer Size: " + directBufferSize);

        //获取JNI信息
        System.out.println("JNI: " + sun.misc.SharedSecrets.getJavaLangAccess().getJNIMethods().size());
    }
}

四、Nonheap的重要性

Nonheap对Java应用的运行也有很大的影响。

例如，Nonheap中的Direct Buffers如果不管控得当，会导致应用内存泄漏，最终导致JVM崩溃。

而且，PermGen Space也需要注意大小，因为如果PermGen Space不足，可能会导致“内部错误：Java堆空间溢出”，这是因为PermGen的比例比例比例如今应用的内存。

因此，掌握Nonheap的基本知识和调优方法是十分重要的。