聊聊jvm的PermGen與Metaspace

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序

本文主要講述一下jvm的PermGen與Metaspace

java memory結構

分代概念

對於垃圾收集算法來講，分代回收是高級算法之一。對象按照生成時間進行分代，剛剛生成不久的年輕對象劃爲新生代（Young gen-eration），而存活了較長時間的對象劃爲老生代（Old generation）。根據具體實現方式的不一樣，可能還會劃分更多的代。好比有的把永久代也算作一個代。

memory劃分

java memory主要分heap memory 和 non-heap memory，其計算公式以下：

Max memory = [-Xmx] + [-XX:MaxPermSize] + number_of_threads * [-Xss]

• heap結構

按分代，分young-eden,young-survivor,old
用-Xmn,-Xms,-Xmx來指定

• non-heap結構

包括metaspace,thread stacks,compiled native code,memory allocated by native code

-XX:PermSize或-XX:MetaspceSize,-Xss或-XX:ThreadStackSize

PermGen與Metaspace

字符串常量池的變化

• 在java7的時候將字符串常量池則移到java heap

全部的被intern的String被存儲在PermGen區.PermGen區使用-XX:MaxPermSize=N來設置最大大小，可是因爲應用程序string.intern一般是不可預測和不可控的，所以很差設置這個大小。設置很差的話，經常會引發

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

• java7，8的字符串常量池在堆中實現

字符串常量池被限制在整個應用的堆內存中，在運行時調用String.intern()增長字符串常量不會使永久代OOM了。

方法區的變化

• java8的時候去除PermGen，將其中的方法區移到non-heap中的Metaspace

move name and fields of the class, methods of a class with the bytecode
of the methods, constant pool, JIT optimizations etc to metaspace

• Metaspace屬於non-heap

Metaspace與PermGen之間最大的區別在於：Metaspace並不在虛擬機中，而是使用本地內存。

若是沒有使用-XX:MaxMetaspaceSize來設置類的元數據的大小，其最大可利用空間是整個系統內存的可用空間。JVM也能夠增長本地內存空間來知足類元數據信息的存儲。
可是若是沒有設置最大值，則可能存在bug致使Metaspace的空間在不停的擴展，會致使機器的內存不足；進而可能出現swap內存被耗盡；最終致使進程直接被系統直接kill掉。

• OOM異常

若是類元數據的空間佔用達到MaxMetaspaceSize設置的值，將會觸發對象和類加載器的垃圾回收。

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace space

JVM從Metaspace在捕獲一個一個內存分配失敗後拋出。

Metaspace相關參數

• -XX:MetaspaceSize，初始空間大小，達到該值就會觸發垃圾收集進行類型卸載，同時GC會對該值進行調整：若是釋放了大量的空間，就適當下降該值；若是釋放了不多的空間，那麼在不超過MaxMetaspaceSize時，適當提升該值。
• -XX:MaxMetaspaceSize，最大空間，默認是沒有限制的。
• -XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC以後，最小的Metaspace剩餘空間容量的百分比，減小爲分配空間所致使的垃圾收集
• -XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC以後，最大的Metaspace剩餘空間容量的百分比，減小爲釋放空間所致使的垃圾收集

小結

將常量池從PermGen剝離到heap中，將元數據從PermGen剝離到元數據區，去除PermGen的好處以下：

• 將字符串常量池從PermGen分離出來，與類元數據分開，提高類元數據的獨立性
• 將元數據從PermGen剝離出來到Metaspace，能夠提高對元數據的管理同時提高GC效率。

在PermGen中元數據可能會隨着每一次Full GC發生而進行移動。HotSpot虛擬機的每種類型的垃圾回收器都須要特殊處理PermGen中的元數據，分離出來之後能夠簡化Full GC以及對之後的併發隔離類元數據等方面進行優化。

• 爲後續將HotSpot與JRockit合二爲一作準備。

PermGen是HotSpot的實現特有的，JRockit並無PermGen一說

doc

• Java8內存模型—永久代(PermGen)和元空間(Metaspace)
• JVM內存調優相關的一些筆記（雜）
• Java PermGen 去哪裏了
• 一個Tomcat配置參數引起的血案
• Java6,7,8中的String.intern() – 字符串常量池
• 升級Java8可能會踩到的坑