JDK8-廢棄永久代（PermGen）迎來元空間（Metaspace）

曾燕輝發表於2018-06-25

JDK

一、背景

轉載自：https://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/6770188.html

1.1 永久代（PermGen）在哪裡？

根據，hotspot jvm結構如下(虛擬機器棧和本地方法棧合一起了)：

上圖引自網路，但有個問題：方法區和heap堆都是執行緒共享的記憶體區域。

關於方法區和永久代：

在HotSpot JVM中，這次討論的永久代，就是上圖的方法區（JVM規範中稱為方法區）。《Java虛擬機器規範》只是規定了有方法區這麼個概念和它的作用，並沒有規定如何去實現它。在其他JVM上不存在永久代。

1.2 JDK8永久代的廢棄

JDK8 永久代變化如下圖：

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----->替換為Metaspace(本地記憶體中)

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二、為什麼廢棄永久代（PermGen）

2.1 官方說明

參照JEP122：http://openjdk.java.net/jeps/122，原文擷取：

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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：移除永久代是為融合HotSpot JVM與 JRockit VM而做出的努力，因為JRockit沒有永久代，不需要配置永久代。

2.2 現實使用中易出問題

由於永久代記憶體經常不夠用或發生記憶體洩露，爆出異常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen

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三、深入理解元空間（Metaspace）

3.1元空間的記憶體大小

元空間是方法區的在HotSpot jvm 中的實現，方法區主要用於儲存類的資訊、常量池、方法資料、方法程式碼等。方法區邏輯上屬於堆的一部分，但是為了與堆進行區分，通常又叫“非堆”。

元空間的本質和永久代類似，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器中，而是使用本地記憶體。，理論上取決於32位/64位系統可虛擬的記憶體大小。可見也不是無限制的，需要配置引數。

3.2常用配置引數

1.MetaspaceSize

初始化的Metaspace大小，控制元空間發生GC的閾值。GC後，動態增加或降低MetaspaceSize。在預設情況下，這個值大小根據不同的平臺在12M到20M浮動。使用Java -XX:+PrintFlagsInitial命令檢視本機的初始化引數

2.MaxMetaspaceSize

限制Metaspace增長的上限，防止因為某些情況導致Metaspace無限的使用本地記憶體，影響到其他程式。在本機上該引數的預設值為4294967295B（大約4096MB）。

3.MinMetaspaceFreeRatio

當進行過Metaspace GC之後，會計算當前Metaspace的空閒空間比，如果空閒比小於這個引數（即實際非空閒佔比過大，記憶體不夠用），那麼虛擬機器將增長Metaspace的大小。預設值為40，也就是40%。設定該引數可以控制Metaspace的增長的速度，太小的值會導致Metaspace增長的緩慢，Metaspace的使用逐漸趨於飽和，可能會影響之後類的載入。而太大的值會導致Metaspace增長的過快，浪費記憶體。

4.MaxMetasaceFreeRatio

當進行過Metaspace GC之後，會計算當前Metaspace的空閒空間比，如果空閒比大於這個引數，那麼虛擬機器會釋放Metaspace的部分空間。預設值為70，也就是70%。

5.MaxMetaspaceExpansion

Metaspace增長時的最大幅度。在本機上該引數的預設值為5452592B（大約為5MB）。

6.MinMetaspaceExpansion

Metaspace增長時的最小幅度。在本機上該引數的預設值為340784B（大約330KB為）。

3.3測試並追蹤元空間大小

3.3.1.測試字串常量

public class StringOomMock {
    static String  base = "string";
    
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (int i=0;i< Integer.MAX_VALUE;i++){
            String str = base + base;
            base = str;
            list.add(str.intern());
        }
    }
}

在eclipse中選中類--》run configuration-->java application--》new 引數如下：

由於設定了最大記憶體20M，很快就溢位，如下圖：

可見在jdk8中：

1.字串常量由永久代轉移到堆中。

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

3.3.2.測試元空間溢位

根據定義，我們以載入類來測試元空間溢位，程式碼如下：

package jdk8;

import java.io.File;
import java.lang.management.ClassLoadingMXBean;
import java.lang.management.ManagementFactory;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 
 * @ClassName:OOMTest
 * @Description:模擬類載入溢位（元空間oom）
 * @author diandian.zhang
 * @date 2017年4月27日上午9:45:40
 */
public class OOMTest {  
    public static void main(String[] args) {  
        try {  
            //準備url  
            URL url = new File("D:/58workplace/11study/src/main/java/jdk8").toURI().toURL();  
            URL[] urls = {url};  
            //獲取有關型別載入的JMX介面  
            ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();  
            //用於快取類載入器  
            List<ClassLoader> classLoaders = new ArrayList<ClassLoader>();  
            while (true) {  
                //載入型別並快取類載入器例項  
                ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);  
                classLoaders.add(classLoader);  
                classLoader.loadClass("ClassA");  
                //顯示數量資訊（共載入過的型別數目，當前還有效的型別數目，已經被解除安裝的型別數目）  
                System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());  
                System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());  
                System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());  
            }  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
    }  
}

為了快速溢位，設定引數：-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=80m，執行結果如下：