你还在看《深入理解Java虚拟机》的运行时数据模型吗？

学习JVM必看的书籍无疑是《深入理解Java虚拟机》这本书了，在书中，关于运行时数据区域模型是这样描述的：

在这里我们只针对HotSpot VM来说，它是OracleJDK和OpenJDK中所带的虚拟机，也是目前使用范围最广的Java虚拟机。在JDK7之前，这样的模型是正确的。但是到了JDK8，如图标红的部分，做了一些优化。

什么是方法区，什么是永久代，运行时常量池又是什么

“方法区”（Method Area），是线程共享的区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等数据。首先我们要知道，方法区是JVM的一种规范，是一个概念，而这个方法区的具体实现由各个虚拟机厂商去实现。
“永久代”（Permanent Generation）就是HotSpot虚拟机对于方法区的实现，也仅仅是针HotSpot才有的。
“运行时常量池”是方法区的一部分。用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。其特性是具备动态性。

优化一：字符串常量池从永久代划到Java堆

由于常量池具备动态性，在程序运行过程中会有大量的字符串常量在运行时常量池里产生，此时如果放在永久代，则无法恰当的设定永久代的大小，容易出现性能问题和内存溢出。下面一个例子证明在JDK8中，字符串常量池已经放在堆中：

String.intern()方法的作用是返回一个字符串引用，引用的是字符串常量池中的字符串（字面量），我们先来验证一下这个方法：

public class StringConstantsPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "abc"; //  str存储在常量池
        String str2 = new String("abc");  // str2 存储在堆中
        System.out.println(str == str2); //  结果为false ，堆中的引用并不等于常量池中的引用
        str2 = str2.intern(); // 获取str2在常量池中的引用
        System.out.println(str == str2); 
    }
}

结果如下：

证明 String.intern()方法返回了一个在常量池中的引用。下面验证字符串常量池在堆中：设置JVM参数：

-Xms10m -Xmx10m -XX:-UseGCOverheadLimit

public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList();
        int i = 0;
        while(true){
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }

结果如下：

我们看到这时报的是Java堆空间内存溢出，说明字符串常量池是在堆中，注意，此时仅仅是字符串常量池转移到了堆中，但是运行时常量池依旧还是在方法区里

优化二：移除了永久代，引入“元空间”(Metaspace)

为什么移除永久代？

方法区大小难以设定，容易发生内存溢出。永久代会存放Class的相关信息，一般这些信息在编译期间就能确定大小。但是如果是在一些需要动态生成大量Class的应用中，如：Spring的动态代理、大量的JSP页面或动态生成JSP页面等，由于方法区的大小在一开始就要分配好，因此就能难确定大小，容易出现内存溢出
GC复杂且效率低。方法区存储了类的元数据信息和各种常量，它的内存回收目标理应当是对这些类型的卸载和常量的回收。但由于这些数据被类的实例引用，卸载条件变得复杂且严格，回收不当会导致堆中的类实例失去元数据信息和常量信息。因此，回收方法区内存不是一件简单高效的事情。
促进HotSpot JVM与JRockit VM的融合。JRockit没有方法区，移除永久代可以促进HotSpot JVM与JRockit VM的融合。

什么是元空间（Metaspace），为什么引入元空间

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。

元空间的特点：

每个加载器有专门的存储空间。
不会单独回收某个类。
元空间里的对象的位置是固定的。
如果发现某个加载器不再存活了，会把相关的空间整个回收。

总结

最终JVM（HotSpot）运行时数据区域模型如下：