深入了解Java方法區

一、方法區的定義

Java虛擬機規範中，將方法區描述為一塊JVM規範的內存。用於用於存儲類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。方法區與Java堆一樣，是被所有線程共享的內存區域。不過，方法區的垃圾回收（Full GC）通常是比較少見的。

二、方法區的常量池

Java虛擬機規範中，常量池是方法區的一部分。常量池是Class文件中的一些字面量和符號引用的集合。在類加載後，將字面量和符號引用都存放在常量池中。同時，在運行期間，也可以通過ldc指令將常量池中的符號引用推入操作數棧中。

public class ConstantPoolExample {
    public static void main(String[] args){
        String str1 = "Hello World";
        String str2 = new String("Hello World");
        System.out.println(str1 == str2.intern());//True
    }
}

上述代碼中，兩個String對象在編譯期的常量池中，實例化為指向同一個地址的指針，所以判斷為True。

三、方法區的OOM異常

方法區的OOM異常不同於Java堆的OOM異常，因為Java堆溢出後，會出現Out of Memory的異常。而方法區則會出現PermGen Space Exhausted的異常。PermGen Space指的是方法區的永久代，正如它的名字一樣，永久代不會被GC回收。

public class PermGenOOMExample {
    public static void main(String[] args){
        for(int i=1;;i++){          
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(PermGenOOMExample.class);
            enhancer.setUseCache(false);       
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor(){
                public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invokeSuper(obj, args);
                }
            });       
            enhancer.create();
        }
    }
}

上述代碼中，我們使用了CGLib庫的Enhancer，通過循環向PermGen Space中不斷注入Class對象，達到PermGen Space溢出，最終會拋出PermGen Space Exhausted異常。

四、方法區的垃圾回收

方法區的垃圾回收是由Full GC來負責的。Full GC會根據對象的GC Roots，來判斷哪些對象需要被回收，並將其所佔用的內存釋放。一般來說，只有在進行類的卸載時，才會進行PermGen Space的垃圾回收。

public class UnloadClassExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        MyClassLoader classLoader = new MyClassLoader();
        Class clazz = classLoader.loadClass("com.example.MyClass");
        Object obj = clazz.newInstance();
        Method method = clazz.getMethod("sayHello");
        method.invoke(obj);
        classLoader = null;
        clazz = null;
        obj = null;
        method = null;
        System.gc();
    }
}

class MyClassLoader extends ClassLoader{
    @Override
    protected Class findClass(String name) throws ClassNotFoundException {
        byte[] bytes = null;//省略class文件讀取過程
        return defineClass(name, bytes, 0, bytes.length);
    }
}

class MyClass {
    public void sayHello(){
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

上述代碼中，我們通過自定義的ClassLoader去加載MyClass類，並實例化對象。然後，手動將ClassLoader、Class、obj、method都設為null，再執行System.gc()，就可以進行PermGen Space的垃圾回收。

五、結論

Java方法區是Java虛擬機規範中定義的一塊內存，用於存儲類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。同時，方法區也包含了常量池。當PermGen Space溢出時，會拋出PermGen Space Exhausted異常。垃圾回收通常只在進行類的卸載時進行。