聊聊jvm的PermGen与Metaspace

本文主要讲述一下jvm的PermGen与Metaspace

java memory结构

分代概念

对于垃圾收集算法来说,分代回收是高级算法之一。对象按照生成时间进行分代,刚刚生成不久的年轻对象划为新生代(Young gen-eration),而存活了较长时间的对象划为老生代(Old generation)。根据具体实现方式的不同,可能还会划分更多的代。比如有的把永久代也算做一个代。

memory划分

java memory主要分heap memory 和 non-heap memory,其计算公式如下:

Max memory = [-Xmx] + [-XX:MaxPermSize] + number_of_threads * [-Xss]

  • heap结构
按分代,分young-eden,young-survivor,old
用-Xmn,-Xms,-Xmx来指定
  • non-heap结构

包括metaspace,thread stacks,compiled native code,memory allocated by native code

-XX:PermSize或-XX:MetaspceSize,-Xss或-XX:ThreadStackSize

PermGen与Metaspace

字符串常量池的变化

  • 在java7的时候将字符串常量池则移到java heap
所有的被intern的String被存储在PermGen区.PermGen区使用-XX:MaxPermSize=N来设置最大大小,但是由于应用程序string.intern通常是不可预测和不可控的,因此不好设置这个大小。设置不好的话,常常会引起
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  • java7,8的字符串常量池在堆中实现

字符串常量池被限制在整个应用的堆内存中,在运行时调用String.intern()增加字符串常量不会使永久代OOM了。

方法区的变化

  • java8的时候去除PermGen,将其中的方法区移到non-heap中的Metaspace
move name and fields of the class, methods of a class with the bytecode
of the methods, constant pool, JIT optimizations etc to metaspace
  • Metaspace属于non-heap
Metaspace与PermGen之间最大的区别在于:Metaspace并不在虚拟机中,而是使用本地内存。

如果没有使用-XX:MaxMetaspaceSize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。
  • OOM异常

如果类元数据的空间占用达到MaxMetaspaceSize设置的值,将会触发对象和类加载器的垃圾回收。

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace space
JVM从Metaspace在捕获一个一个内存分配失败后抛出。

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。
  • -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

小结

将常量池从PermGen剥离到heap中,将元数据从PermGen剥离到元数据区,去除PermGen的好处如下:

  • 将字符串常量池从PermGen分离出来,与类元数据分开,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。
在PermGen中元数据可能会随着每一次Full GC发生而进行移动。HotSpot虚拟机的每种类型的垃圾回收器都需要特殊处理PermGen中的元数据,分离出来以后可以简化Full GC以及对以后的并发隔离类元数据等方面进行优化。
  • 为后续将HotSpot与JRockit合二为一做准备。
PermGen是HotSpot的实现特有的,JRockit并没有PermGen一说

doc


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