为什么用元空间替代永久代？

永久代和元空间都是 HotSpot 虚拟机中的概念，HotSpot 虚拟机是 Sun JDK 和 Open JDK 中自带的虚拟机，也是目前使用范围最广泛的 Java 虚拟机，当我们提到虚拟机时，大概率指的就是 HotSpot 虚拟机。

但从《Java 虚拟机规范》的层面来说，并没有所谓的“永久代”和“元空间”等区域，详见官方文档：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se17/html/jvms-2.html#jvms-2.5。《Java 虚拟机规范》只是规定了一个区域叫“方法区（Method Area）”，而 “永久代”和“元空间”是 HotSpot 虚拟机在不同的 JDK 版本下，对方法区的具体实现而已。这就好像，世界羽协规定羽毛球比赛必须要使用羽毛球拍（方法区），而中国羽毛球运动员，第一年使用的是红双喜牌的羽毛球拍（永久代），第二年使用的是李宁牌羽毛球拍（元空间）一样。

那么问题来了，永久代为什么被元空间给替代了？

1.官方答案

关于这个问题，官方在 JEP 122: Remove the Permanent Generation（移除永久代）中给出了答案，原文内容如下：

Motivation（动机）
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.

以上内容翻译成中文大意是：

这是 JRockit 虚拟机和 HotSpot 虚拟机融合工作的一部分。JRockit 客户不需要配置永久层代（因为 JRockit 没有永久代），所以要移除永久代。

JRockit 是 Java 官方收购的一家号称史上运行最快的 Java 虚拟机厂商，之后 Java 官方在 JDK 8 时将 JRockit 虚拟机和 HotSpot 虚拟机进行了整合。

PS：JEP 是 JDK Enhancement Proposal 的缩写，翻译成中文是 JDK 改进提案。你也可以把它理解为 JDK 的更新文档。

通过官方的描述，我们似乎找到了答案，也就是说，之所以要取消“永久代”是因为 Java 官方收购了 JRockit，之后在将 JRockit 和 HotSpot 进行整合时，因为 JRockit 中没有“永久代”，所以把永久代给移除了。

PS：上面的那段描述好像说的已经很清楚了，但又好像什么也没说。这就好比，我问你“为什么要买车？”，你说“别人都买车了，所以我要买车”，但为什么别人要买车？

2.背后的原因

上述给出了移除永久代的回答，但却没有给出背后的原因，那接下来我们就来讨论一下，为什么要移除永久代？以及为什么要有元空间？

2.1 降低 OOM

当使用永久代实现方法区时，永久代的最大容量受制于 PermSize 和 MaxPermSize 参数设置的大小，而这两个参数的大小又很难确定，因为在程序运行时需要加载多少类是很难估算的，如果这两个参数设置的过小就会频繁的触发 FullGC 和导致 OOM（Out of Memory，内存溢出）。

但是，当使用元空间替代了永久代之后，出现 OOM 的几率就被大大降低了，因为元空间使用的是本地内存，这样元空间的大小就只和本地内存的大小有关了，从而大大降低了 OOM 的问题。

2.2 降低运维成本

因为元空间使用的是本地内存，这样就无需运维人员再去专门设置和调整元空间的大小了。

3.方法区发展史

在 HotSpot 虚拟机中，方法区的实现经历了以下 3 个阶段：

1. JDK 1.6 及之前：方法区使用永久代实现，静态变量存放在永久代；
2. JDK 1.7 ：“去永久代”的前置版本，还存在永久代，不过已经将字符串常量池和静态变量从永久代移到了堆上；
3. JDK 1.8 及以后：无永久代，使用元空间（存放在本地内存中）实现方法区，常量保存在元空间，但字符串常量池和静态变量依然保存在堆中。

总结

永久代和元空间都是 HotSpot 虚拟机对《Java 虚拟机规范》中方法区的实现，在 JDK 1.8 之前 HotSpot 是使用永久代来实现方法区的，但这样会导致 JVM 调优比较困难，且容易发生 OOM 的问题，而 JDK 1.8 及之后，使用的是元空间存放在本地内存中的方式来替代永久代的，这样就降低了 OOM 发生的可能性，也是 JRockit 和 HotSpot 融合之后的改动之一。

参考 & 鸣谢

openjdk.org/jeps/122

本文已收录到 Gitee 开源仓库《Java 面试指南》，其中包含的内容有：Redis、JVM、并发、并发、MySQL、Spring、Spring MVC、Spring Boot、Spring Cloud、MyBatis、设计模式、消息队列等模块。Java 面试有它就够了：超全 Java 常见面试题，持续更新...