JDK8-廢棄永久代（PermGen）迎來元空間（Metaspace）

1、背景

1.1 永久代（PermGen）在哪裏？

根據，hotspot jvm結構以下(虛擬機棧和本地方法棧合一塊兒了)：

上圖引自網絡，但有個問題：方法區和heap堆都是線程共享的內存區域。

關於方法區和永久代：

在HotSpot JVM中，此次討論的永久代，就是上圖的方法區（JVM規範中稱爲方法區）。《Java虛擬機規範》只是規定了有方法區這麼個概念和它的做用，並無規定如何去實現它。在其餘JVM上不存在永久代。

1.2 JDK8永久代的廢棄

JDK8 永久代變化以下圖：

1.新生代：Eden+From Survivor+To Survivor

2.老年代：OldGen

3.永久代（方法區的實現） : PermGen----->替換爲Metaspace(本地內存中)

 

 2、爲何廢棄永久代（PermGen）

 2.1 官方說明

參照JEP122：http://openjdk.java.net/jeps/122，原文截取：

Motivation

This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

 即：移除永久代是爲融合HotSpot JVM與 JRockit VM而作出的努力，由於JRockit沒有永久代，不須要配置永久代。

 2.2 現實使用中易出問題

因爲永久代內存常常不夠用或發生內存泄露，爆出異常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen

3、深刻理解元空間（Metaspace）

3.1元空間的內存大小

元空間是方法區的在HotSpot jvm 中的實現，方法區主要用於存儲類的信息、常量池、方法數據、方法代碼等。方法區邏輯上屬於堆的一部分，可是爲了與堆進行區分，一般又叫「非堆」。

元空間的本質和永久代相似，都是對JVM規範中方法區的實現。不過元空間與永久代之間最大的區別在於：元空間並不在虛擬機中，而是使用本地內存。，理論上取決於32位/64位系統可虛擬的內存大小。可見也不是無限制的，須要配置參數。

3.2經常使用配置參數

1.MetaspaceSize

初始化的Metaspace大小，控制元空間發生GC的閾值。GC後，動態增長或下降MetaspaceSize。在默認狀況下，這個值大小根據不一樣的平臺在12M到20M浮動。使用Java -XX:+PrintFlagsInitial命令查看本機的初始化參數

2.MaxMetaspaceSize

限制Metaspace增加的上限，防止由於某些狀況致使Metaspace無限的使用本地內存，影響到其餘程序。在本機上該參數的默認值爲4294967295B（大約4096MB）。

3.MinMetaspaceFreeRatio

當進行過Metaspace GC以後，會計算當前Metaspace的空閒空間比，若是空閒比小於這個參數（即實際非空閒佔比過大，內存不夠用），那麼虛擬機將增加Metaspace的大小。默認值爲40，也就是40%。設置該參數能夠控制Metaspace的增加的速度，過小的值會致使Metaspace增加的緩慢，Metaspace的使用逐漸趨於飽和，可能會影響以後類的加載。而太大的值會致使Metaspace增加的過快，浪費內存。

4.MaxMetasaceFreeRatio

當進行過Metaspace GC以後， 會計算當前Metaspace的空閒空間比，若是空閒比大於這個參數，那麼虛擬機會釋放Metaspace的部分空間。默認值爲70，也就是70%。

5.MaxMetaspaceExpansion

Metaspace增加時的最大幅度。在本機上該參數的默認值爲5452592B（大約爲5MB）。

6.MinMetaspaceExpansion

Metaspace增加時的最小幅度。在本機上該參數的默認值爲340784B（大約330KB爲）。

3.3測試並追蹤元空間大小

 3.3.1.測試字符串常量

 1 public class StringOomMock {
 2     static String  base = "string";
 3     
 4     public static void main(String[] args) {
 5         List<String> list = new ArrayList<String>();
 6         for (int i=0;i< Integer.MAX_VALUE;i++){
 7             String str = base + base;
 8             base = str;
 9             list.add(str.intern());
10         }
11     }
12 }

在eclipse中選中類--》run configuration-->java application--》new 參數以下：

 因爲設定了最大內存20M，很快就溢出，以下圖：

 可見在jdk8中：

1.字符串常量由永久代轉移到堆中。

2.持久代已不存在，PermSize MaxPermSize參數已移除。（看圖中最後兩行）

3.3.2.測試元空間溢出

根據定義，咱們以加載類來測試元空間溢出，代碼以下：

 

 1 package jdk8;
 2 
 3 import java.io.File;
 4 import java.lang.management.ClassLoadingMXBean;
 5 import java.lang.management.ManagementFactory;
 6 import java.net.URL;
 7 import java.net.URLClassLoader;
 8 import java.util.ArrayList;
 9 import java.util.List;
10 
11 /**
12  * 
13  * @ClassName:OOMTest
14  * @Description:模擬類加載溢出（元空間oom）
15  * @author diandian.zhang
16  * @date 2017年4月27日上午9:45:40
17  */
18 public class OOMTest {  
19     public static void main(String[] args) {  
20         try {  
21             //準備url  
22             URL url = new File("D:/58workplace/11study/src/main/java/jdk8").toURI().toURL();  
23             URL[] urls = {url};  
24             //獲取有關類型加載的JMX接口  
25             ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();  
26             //用於緩存類加載器  
27             List<ClassLoader> classLoaders = new ArrayList<ClassLoader>();  
28             while (true) {  
29                 //加載類型並緩存類加載器實例  
30                 ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);  
31                 classLoaders.add(classLoader);  
32                 classLoader.loadClass("ClassA");  
33                 //顯示數量信息（共加載過的類型數目，當前還有效的類型數目，已經被卸載的類型數目）  
34                 System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());  
35                 System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());  
36                 System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());  
37             }  
38         } catch (Exception e) {  
39             e.printStackTrace();  
40         }  
41     }  
42 }  

 

爲了快速溢出，設置參數：-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=80m，運行結果以下：

 

 上圖證明了，咱們的JDK8中類加載（方法區的功能）已經不在永久代PerGem中了，而是Metaspace中。能夠配合JVisualVM來看，更直觀一些。

 4、總結

本文講解了元空間（Metaspace）的由來和本質，經常使用配置，以及監控測試。元空間的大小是動態變動的，但不是無限大的，最好也時常關注一下大小，以避免影響服務器內存。

 

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參考：

深刻探究JVM（2） - 探祕Metaspace

【理解JVM】JVM內存模型