JVM 运行时内存空间详解——元空间

Posted 2021-09-09 格子衫111

通过上一篇文章，我们大体了解了JVM的整体架构，其分为：元数据（JDK7是方法区）、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器几个部分。

本篇文章，咱们对元空间进行剖析，一探究竟。

1. 元空间介绍

• 在JDK1.7之前，HotSpot 虚拟机把方法区当成永久代（方法区的落地实现）来进行垃圾回收。
• 而从 JDK 1.8 开始，移除永久代，并把方法区移至元空间，它位于本地内存中，而不是虚拟机内存中。
• HotSpots取消了永久代，那么是不是也就没有方法区了呢？当然不是，方法区是一个规范，规范没变，它就一直在，只不过取代永久代的是元空间（Metaspace)而已。
  

它和永久代有什么不同的？
存储位置不同：永久代在物理上是堆的一部分，和新生代、老年代的地址是连续的，而元空间属于本地内存。
存储内容不同：在原来的永久代划分中，永久代用来存放类的元数据信息、静态变量以及常量池等。现在类的元信息存储在元空间中，静态变量和常量池等并入堆中，相当于原来的永久代中的数据，被元空间和堆内存给瓜分了。

2. 为什么要废弃永久代，引入元空间？

相比于之前的永久代划分，Oracle为什么要做这样的改进呢？

• 在原来的永久代划分中，永久代需要存放类的元数据、静态变量和常量等。它的大小不容易确定，因为这其中有很多影响因素，比如类的总数，常量池的大小和方法数量等，-XX:MaxPermSize 指定太小很容易造成永久代内存溢出。
• 移除永久代是为融合HotSpot VM与 JRockit VM而做出的努力，因为JRockit没有永久代，不需要配置永久代。
• 永久代会为GC带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。

3. 废除永久代的好处

• 由于类的元数据分配在本地内存中，元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间。不会遇到永久代存在时的内存溢出错误。
• 将运行时常量池从PermGen分离出来，与类的元数据分开，提升类元数据的独立性。
• 将元数据从PermGen剥离出来到Metaspace，可以提升对元数据的管理同时提升GC效率。

4. Metaspace相关参数

• -XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。
• -XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。如果没有使用该参数来设置类的元数据的大小，其最大可利用空间是整个系统内存的可用空间。
  JVM也可以增加本地内存空间来满足类元数据信息的存储。但是如果没有设置最大值，则可能存在bug导致Metaspace的空间在不停的扩展，会导致机器的内存不足；进而可能出现swap内存被耗尽；最终导致进程直接被系统直接kill掉。如果设置了该参数，当Metaspace剩余空间不足，会抛出java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace space
• -XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集。
• -XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集。