Hotspot的Metaspace

Meta Space是JDK1.8引入的，在JDK1.8使用的是方法區，永久代（Permnament Generation）。
元空間存儲的是元信息，使用的是操做系統的本地內存（Metaspace與PermGen之間最大的區別），能夠是不連續的，由元空間虛擬機進行管理。能夠產生OutOfMemoryError

一、元空間的特色

• 充分利用了Java語言規範中的好處：類及相關的元數據的生命週期與類加載器的一致。
• 每一個加載器有專門的存儲空間
• 只進行線性分配
• 不會單獨回收某個類
• 省掉了GC掃描及壓縮的時間
• 元空間裏的對象的位置是固定的
• 若是GC發現某個類加載器再也不存活了，會把相關的空間整個回收掉

二、元空間的內存分配模型

• 絕大多數的類元數據的空間都從本地內存中分配
• 用來描述類元數據的類(klasses)也被刪除了
• 分元數據分配了多個虛擬內存空間
• 給每一個類加載器分配一個內存塊的列表。塊的大小取決於類加載器的類型; sun/反射/代理對應的類加載器的塊會小一些
• 歸還內存塊，釋放內存塊列表
• 一旦元空間的數據被清空了，虛擬內存的空間會被回收掉
• 減小碎片的策略

咱們來看下JVM是如何給元數據分配虛擬內存的空間的 

你能夠看到虛擬內存空間是如何分配的(vs1,vs2,vs3) ，以及類加載器的內存塊是如何分配的。CL是Class Loader的縮寫。

理解_mark和_klass指針

要想理解下面這張圖，你得搞清楚這些指針都是什麼東西。

JVM中，每一個對象都有一個指向它自身類的指針，不過這個指針只是指向具體的實現類，而不是接口或者抽象類。

對於32位的JVM:

_mark : 4字節常量

_klass: 指向類的4字節指針 對象的內存佈局中的第二個字段( _klass，在32位JVM中，相對對象在內存中的位置的偏移量是4，64位的是8)指向的是內存中對象的類定義。

64位的JVM：

_mark : 8字節常量

_klass: 指向類的8字節的指針

開啓了指針壓縮的64位JVM： _mark : 8字節常量

_klass: 指向類的4字節的指針

Java對象的內存佈局

類指針壓縮空間（Compressed Class Pointer Space）

只有是64位平臺上啓用了類指針壓縮纔會存在這個區域。對於64位平臺，爲了壓縮JVM對象中的_klass指針的大小，引入了類指針壓縮空間（Compressed Class Pointer Space）。

壓縮指針後的內存佈局

指針壓縮概要

• 64位平臺上默認打開

• 使用-XX:+UseCompressedOops壓縮對象指針 "oops"指的是普通對象指針("ordinary" object pointers)。 Java堆中對象指針會被壓縮成32位。 使用堆基地址（若是堆在低26G內存中的話，基地址爲0）

• 使用-XX:+UseCompressedClassPointers選項來壓縮類指針

• 對象中指向類元數據的指針會被壓縮成32位

• 類指針壓縮空間會有一個基地址

元空間和類指針壓縮空間的區別

• 類指針壓縮空間只包含類的元數據，好比InstanceKlass, ArrayKlass 僅當打開了UseCompressedClassPointers選項才生效 爲了提升性能，Java中的虛方法表也存放到這裏 這裏到底存放哪些元數據的類型，目前仍在減小

• 元空間包含類的其它比較大的元數據，好比方法，字節碼，常量池等。

三、元空間內存管理

元空間的內存管理由元空間虛擬機來完成。先前，對於類的元數據咱們須要不一樣的垃圾回收器進行處理，如今只須要執行元空間虛擬機的C++代碼便可完成。在元空間中，類和其元數據的生命週期和其對應的類加載器是相同的。話句話說，只要類加載器存活，其加載的類的元數據也是存活的，於是不會被回收掉。 
準確的來講，每個類加載器的存儲區域都稱做一個元空間，全部的元空間合在一塊兒就是咱們一直說的元空間。當一個類加載器被垃圾回收器標記爲再也不存活，其對應的元空間會被回收。在元空間的回收過程當中沒有重定位和壓縮等操做。可是元空間內的元數據會進行掃描來肯定Java引用。 
元空間虛擬機負責元空間的分配，其採用的形式爲組塊分配。組塊的大小因類加載器的類型而異。在元空間虛擬機中存在一個全局的空閒組塊列表。當一個類加載器須要組塊時，它就會從這個全局的組塊列表中獲取並維持一個本身的組塊列表。當一個類加載器再也不存活，那麼其持有的組塊將會被釋放，並返回給全局組塊列表。類加載器持有的組塊又會被分紅多個塊，每個塊存儲一個單元的元信息。組塊中的塊是線性分配（指針碰撞分配形式）。組塊分配自內存映射區域。這些全局的虛擬內存映射區域以鏈表形式鏈接，一旦某個虛擬內存映射區域清空，這部份內存就會返回給操做系統。

上圖展現的是虛擬內存映射區域如何進行元組塊的分配。類加載器1和3代表使用了反射或者爲匿名類加載器，他們使用了特定大小組塊。 而類加載器2和4根據其內部條目的數量使用小型或者中型的組塊。

 

四、Metaspace相關參數

（1）-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。

（2）-XX:MaxMetaspaceSize，最大空間，默認是沒有限制的。

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。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。

（3）-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

（4）-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

 

 

參考文章：

（1）https://www.cnblogs.com/williamjie/p/9558094.html

（2）java面試：你真的知道metaspace？？ https://www.jianshu.com/p/cd34d6f3b5b4