JAVA JVM 垃圾回收篇

JVM 替换PermGem 为 Meta Space

Posted by Jason Lee on 2019-03-22

背景

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)：

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。

JDK8永久代的废弃

JDK8 永久代变化如下图：

  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）

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。

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）

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。

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

  1. 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）。

  1. 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。

  1. 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%。

  1. 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）。

  1. 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）。

元空间的另一个优势

  • 共享元空间

    HotSpot的永久代：原来的jar包及你自己项目的class存放的内存空间，这部分空间是固定的，启动参数里面permSize确定，如果你的jar包很多，经常会遇到永久代溢出，且每个项目都会占用自己的permGen空间，改成用元空间后，各个项目会共享同样的class内存空间。

  • 提高GC的性能

    • Full GC中，元数据指向元数据的那些指针都不用再扫描了。很多复杂的元数据扫描的代码（尤其是CMS里面的那些）都删除了。
    • 元空间只有少量的指针指向Java堆。这包括：类的元数据中指向java/lang/Class实例的指针;数组类的元数据中，指向java/lang/Class集合的指针。
    • 没有元数据压缩的开销
    • 减少了根对象的扫描（不再扫描虚拟机里面的已加载类的字典以及其它的内部哈希表）减少了Full GC的时间
    • G1回收器中，并发标记阶段完成后可以进行类的卸载

四 总结

  • 字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。
  • 类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出。
  • 永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。
  • Oracle 可能会将HotSpot 与 JRockit 合二为一。

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