深入探究Java中的Nonheap

一、Nonheap介紹

Java虛擬機將內存劃分為兩個區域：heap和nonheap。

Heap區用於存儲Java對象和JVM需要管理的數據。

Nonheap區用於存儲JVM本身和Java類相關的信息。

除了Static數據和代碼區，其他的Java代碼都在Heap中運行。

而非Java數據的JVM或者Java類定義等信息是存儲在Nonheap中的。

二、Nonheap的組成

Java中的Nonheap主要由Java虛擬機自己管理。

主要包含以下幾個主要的元素：

1. Code Cache

Code Cache存放被JIT編譯後的本地代碼（native code）。

2. PermGen Space

PermGen Space存儲Java類信息（例如類名稱、訪問修飾符等），以及方法和字段的元數據信息。

3. Metaspace

Java SE 8中，PermGen space被Metaspace替換，因為PermGen space在過多使用時會導致內存問題。所以，Metaspace用來存放類元信息。

4. Stack

Stack中存儲着線程的運行狀態，包括方法調用堆棧、局部變量信息和操作數棧。

5. Direct Buffers

Direct Buffers是non-heap的一部分。

6. JNI

Java Native Interface，是Java中調用非Java的C或其他本地庫的接口。

三、代碼示例

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

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

        //獲取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);

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

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

四、Nonheap的重要性

Nonheap對Java應用的運行也有很大的影響。

例如，Nonheap中的Direct Buffers如果不管控得當，會導致應用內存泄漏，最終導致JVM崩潰。

而且，PermGen Space也需要注意大小，因為如果PermGen Space不足，可能會導致「內部錯誤：Java堆空間溢出」，這是因為PermGen的比例比例比例如今應用的內存。

因此，掌握Nonheap的基本知識和調優方法是十分重要的。