java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

时间:2023-12-25 09:43:31

一、背景

1.1 永久代(PermGen)在哪里?

根据,hotspot jvm结构如下(虚拟机栈和本地方法栈合一起了):

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

上图引自网络,但有个问题:方法区和heap堆都是线程共享的内存区域。

关于方法区和永久代:

在HotSpot JVM中,这次讨论的永久代,就是上图的方法区(JVM规范中称为方法区)。《Java虚拟机规范》只是规定了有方法区这么个概念和它的作用,并没有规定如何去实现它。在其他JVM上不存在永久代。

1.2 JDK8永久代的废弃

JDK8 永久代变化如下图:

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

1.新生代:Eden+From Survivor+To Survivor

2.老年代:OldGen

3.永久代(方法区的实现) : PermGen----->替换为Metaspace(本地内存中)

二、为什么废弃永久代(PermGen)

2.1 官方说明

参照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:移除永久代是为融合HotSpot JVM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。

2.2 现实使用中易出问题

由于永久代内存经常不够用或发生内存泄露,爆出异常java.lang.OutOfMemoryError: PermGen

三、深入理解元空间(Metaspace)

3.1元空间的内存大小

元空间是方法区的在HotSpot jvm 中的实现,方法区主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等。方法区逻辑上属于堆的一部分,但是为了与堆进行区分,通常又叫“非堆”。

元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存。,理论上取决于32位/64位系统可虚拟的内存大小。可见也不是无限制的,需要配置参数。

3.2常用配置参数

1.MetaspaceSize

初始化的Metaspace大小,控制元空间发生GC的阈值。GC后,动态增加或降低MetaspaceSize。在默认情况下,这个值大小根据不同的平台在12M到20M浮动。使用Java -XX:+PrintFlagsInitial命令查看本机的初始化参数

2.MaxMetaspaceSize

限制Metaspace增长的上限,防止因为某些情况导致Metaspace无限的使用本地内存,影响到其他程序。在本机上该参数的默认值为4294967295B(大约4096MB)。

3.MinMetaspaceFreeRatio

当进行过Metaspace GC之后,会计算当前Metaspace的空闲空间比,如果空闲比小于这个参数(即实际非空闲占比过大,内存不够用),那么虚拟机将增长Metaspace的大小。默认值为40,也就是40%。设置该参数可以控制Metaspace的增长的速度,太小的值会导致Metaspace增长的缓慢,Metaspace的使用逐渐趋于饱和,可能会影响之后类的加载。而太大的值会导致Metaspace增长的过快,浪费内存。

4.MaxMetasaceFreeRatio

当进行过Metaspace GC之后, 会计算当前Metaspace的空闲空间比,如果空闲比大于这个参数,那么虚拟机会释放Metaspace的部分空间。默认值为70,也就是70%。

5.MaxMetaspaceExpansion

Metaspace增长时的最大幅度。在本机上该参数的默认值为5452592B(大约为5MB)。

6.MinMetaspaceExpansion

Metaspace增长时的最小幅度。在本机上该参数的默认值为340784B(大约330KB为)。

3.3测试并追踪元空间大小

3.3.1.测试字符串常量

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)
java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)
 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 }
java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)
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在eclipse中选中类--》run configuration-->java application--》new 参数如下:

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

由于设定了最大内存20M,很快就溢出,如下图:

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

可见在jdk8中:

1.字符串常量由永久代转移到堆中。

2.持久代已不存在,PermSize MaxPermSize参数已移除。(看图中最后两行)

3.3.2.测试元空间溢出

根据定义,我们以加载类来测试元空间溢出,代码如下:

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)
java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)
 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:模拟类加载溢出(元空间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 //准备url
22 URL url = new File("D:/58workplace/11study/src/main/java/jdk8").toURI().toURL();
23 URL[] urls = {url};
24 //获取有关类型加载的JMX接口
25 ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();
26 //用于缓存类加载器
27 List<ClassLoader> classLoaders = new ArrayList<ClassLoader>();
28 while (true) {
29 //加载类型并缓存类加载器实例
30 ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);
31 classLoaders.add(classLoader);
32 classLoader.loadClass("ClassA");
33 //显示数量信息(共加载过的类型数目,当前还有效的类型数目,已经被卸载的类型数目)
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 }
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为了快速溢出,设置参数:-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=80m,运行结果如下:

java虚拟机-JDK8-废弃永久代(PermGen)迎来元空间(Metaspace)

上图证实了,我们的JDK8中类加载(方法区的功能)已经不在永久代PerGem中了,而是Metaspace中。可以配合JVisualVM来看,更直观一些。