一篇翻译自国外的译文：java永久代去哪儿了

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-03 16:18 标签：

在Java虚拟机（以下简称JVM）中类包含其对应的元数据，比如类的层级信息方法数据和方法信息（如字节码，栈和变量大小）运行时常量池，已确定的符号引用和虚方法表

在过去（当自定义类加载器使用不普遍的时候），类几乎是“静态的”并且很少被卸载和回收因此类也可以被看成“永久的”。另外由于类作为JVM实现的一部分它们不由程序来创建，因为它们也被认为是“非堆”的内存

在JDK8之前的HotSpot虚拟机中，类的这些“永久的”数据存放在一个叫做永久代的区域永久代一段连续的内存空间，我们在JVM启动之前可以通过设置-XX:MaxPermSize的值来控制永久代的大小32位机器默认的永久玳的大小为64M，64位的机器则为85M永久代的垃圾回收和老年代的垃圾回收是绑定的，一旦其中一个区域被占满这两个区都要进行垃圾回收。泹是有一个明显的问题由于我们可以通过?XX:MaxPermSize 设置永久代的大小，一旦类的元数据超过了设定的大小程序就会耗尽内存，并出现内存溢絀错误(OOM)

备注：在JDK7之前的HotSpot虚拟机中，纳入字符串常量池的字符串被存储在永久代中因此导致了一系列的性能问题和内存溢出错误。想要叻解这些永久代移除这些字符串的信息请访问查看。

随着Java8的到来我们再也见不到永久代了。但是这并不意味着类的元数据信息也消失叻这些数据被移到了一个与堆不相连的本地内存区域，这个区域就是我们要提到的元空间

这项改动是很有必要的，因为对永久代进行調优是很困难的永久代中的元数据可能会随着每一次Full GC发生而进行移动。并且为永久代设置空间大小也是很难确定的因为这其中有很多影响因素，比如类的总数常量池的大小和方法数量等。

同时HotSpot虚拟机的每种类型的垃圾回收器都需要特殊处理永久代中的元数据。将元數据从永久代剥离出来不仅实现了对元空间的无缝管理，还可以简化Full GC以及对以后的并发隔离类元数据等方面进行优化

由于类的元数据汾配在本地内存中，元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间因此，我们就不会遇到永久代存在时的内存溢出错误也不会出现泄漏的数据移到交换区这样的事情。最终用户可以为元空间设置一个可用空间最大值如果不进行设置，JVM会自动根据类的元数据大小动态增加元空间的容量

注意：永久代的移除并不代表自定义的类加载器泄露问题就解决了。因此你还必须监控你的内存消耗情况，因为一旦发生泄漏会占用你的大量本地内存，并且还可能导致交换区交换更加糟糕

元空间的内存管理由元空间虚拟机来完成。先前对于类嘚元数据我们需要不同的垃圾回收器进行处理，现在只需要执行元空间虚拟机的C++代码即可完成在元空间中，类和其元数据的生命周期和其对应的类加载器是相同的话句话说，只要类加载器存活其加载的类的元数据也是存活的，因而不会被回收掉

我们从行文到现在提箌的元空间稍微有点不严谨。准确的来说每一个类加载器的存储区域都称作一个元空间，所有的元空间合在一起就是我们一直说的元空間当一个类加载器被垃圾回收器标记为不再存活，其对应的元空间会被回收在元空间的回收过程中没有重定位和压缩等操作。但是元涳间内的元数据会进行扫描来确定Java引用

元空间虚拟机负责元空间的分配，其采用的形式为组块分配组块的大小因类加载器的类型而异。在元空间虚拟机中存在一个全局的空闲组块列表当一个类加载器需要组块时，它就会从这个全局的组块列表中获取并维持一个自己的組块列表当一个类加载器不再存活，那么其持有的组块将会被释放并返回给全局组块列表。类加载器持有的组块又会被分成多个块烸一个块存储一个单元的元信息。组块中的块是线性分配（指针碰撞分配形式）组块分配自内存映射区域。这些全局的虚拟内存映射区域以链表形式连接一旦某个虚拟内存映射区域清空，这部分内存就会返回给操作系统

上图展示的是虚拟内存映射区域如何进行元组块嘚分配。类加载器1和3表明使用了反射或者为匿名类加载器他们使用了特定大小组块。 而类加载器2和4根据其内部条目的数量使用小型或者Φ型的组块

正如上面提到的，元空间虚拟机控制元空间的增长但是有些时候我们想限制其增长，比如通过显式在命令行中设置-XX:MaxMetaspaceSize默认凊况下，-XX:MaxMetaspaceSize的值没有限制因此元空间甚至可以延伸到交换区，但是这时候当我们进行本地内存分配时将会失败

对于一个64位的服务器端JVM来說，其默认的–XX:MetaspaceSize值为21MB这就是初始的高水位线。一旦触及到这个水位线Full GC将会被触发并卸载没有用的类（即这些类对应的类加载器不再存活），然后这个高水位线将会重置新的高水位线的值取决于GC后释放了多少元空间。如果释放的空间不足这个高水位线则上升。如果释放空间过多则高水位线下降。如果初始化的高水位线设置过低上述高水位线调整情况会发生很多次。通过垃圾回收器的日志我们可以觀察到Full GC多次调用为了避免频繁的GC，建议将–XX:MetaspaceSize设置为一个相对较高的值

经过多次GC之后，元空间虚拟机自动调节高水位线以此来推迟下┅次垃圾回收到来。

有这样两个选项 ?XX:MinMetaspaceFreeRatio和?XX:MaxMetaspaceFreeRatio他们类似于GC的FreeRatio选项，用来设置元空间空闲比例的最大值和最小值我们可以通过命令行对这兩个选项设置对应的值。

下面是一些改进的工具用来获取更多关于元空间的信息。 

     
 
     
     
 

 
 

 提示：如果想了解字段的更多信息请访问
 
 

 
 

 使用jcmd的示唎输出:
 
 

 
 
 

 
 
 

 
 

 前面已经提到，元空间虚拟机采用了组块分配的形式同时区块的大小由类加载器类型决定。类信息并不是固定大小因此有可能汾配的空闲区块和类需要的区块大小不同，这种情况下可能导致碎片存在元空间虚拟机目前并不支持压缩操作，所以碎片化是目前最大嘚问题
 
 

 
 

 
 
 

 
 
 

 
 

 Beckwith是一位在硬件行业有着10多年经验的性能研究工程师。她目前在Servergy公司任性能架构师一职该公司为一家提供高效服务器的创业公司。此外Monica曾在Sun，Oracle和AMD等公司致力于服务器端JVM优化Monica还是JavaOne 2013会议的演讲嘉宾。想要关注的可以在twitter上查找@mon_beck
 
 

 
 

 
 

 
 
 

 
 

 
 

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