Java虚拟机16：Metaspace

被废弃的持久代想起之前面试的时候有面试官问起过我一个问题：Java 8为什么要废弃持久代即Metaspace的作用。由于当时使用的Java 7且研究重心不在JVM上，一下没有回答上来，今天突然想起这个问题，就详细总结一下这个问题。首先我们看一张JVM内存布局的图：

注意到里面有一块METHOD AREA，它是一块线程共享的对象，名为方法区，在HotSpot虚拟机中，这块METHOD AREA我们可以认为等同于持久代（PermGen），在Java 6及之前的版本，持久代存放了以下一些内容：虚拟机加载的类信息

常量池

静态变量

即时编译后的代码

到了Java 7之后，常量池已经不在持久代之中进行分配了，而是移到了堆中，即常量池和对象共享堆内存。接着到了Java 8之后的版本（至此篇文章，Java 10刚发布），持久代已经被永久移除，取而代之的是Metaspace。 为什么要移除持久代HotSpot团队选择移除持久代，有内因和外因两部分，从外因来说，我们看一下JEP 122的Motivation（动机）部分：

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.

大致就是说移除持久代也是为了和JRockit进行融合而做的努力，JRockit用户并不需要配置持久代（因为JRockit就没有持久代）。从内因来说，持久代大小受到-XX：PermSize和-XX：MaxPermSize两个参数的限制，而这两个参数又受到JVM设定的内存大小限制，这就导致在使用中可能会出现持久代内存溢出的问题，因此在Java 8及之后的版本中彻底移除了持久代而使用Metaspace来进行替代。 Metaspace上面说了，为了避免出现持久代内存溢出的问题，Java 8及之后的版本彻底移除了持久代而使用Metaspace来进行替代。Metaspace是方法区在HotSpot中的实现，它与持久代最大的区别在于：Metaspace并不在虚拟机内存中而是使用本地内存。因此Metaspace具体大小理论上取决于32位/64位系统可用内存的大小，可见也不是无限制的，需要配置参数。接着我们模拟一下Metaspace内存溢出的情况，前面说了持久代存放了以下信息：虚拟机加载的类信息

常量池

静态变量

即时编译后的代码

所以最简单的模拟Metaspace内存溢出，我们只需要无限生成类信息即可，类占据的空间总是会超过Metaspace指定的空间大小的，下面用Cglib来模拟：


虚拟机参数设置为"-XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=128m"，运行代码，结果为：


可见即使使用了Metaspace，也是有OOM的风险的，但是由于Metaspace使用本机内存，因此只要不要代码里面犯太低级的错误，OOM的概率基本是不存在的。 Metaspace相关JVM参数最后我们来看一下Metaspace相关的几个JVM参数：

参数名	作 用
MetaspaceSize	初始化的Metaspace大小，控制Metaspace发生GC的阈值。GC后，动态增加或者降低MetaspaceSize，默认情况下，这个值大小根据不同的平台在12M到20M之间浮动
MaxMetaspaceSize	限制Metaspace增长上限，防止因为某些情况导致Metaspace无限使用本地内存，影响到其他程序，默认为4096M
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，那么虚拟机增长Metaspace的大小，默认为40，即70%
MaxMetaspaceFreeRatio	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，那么虚拟机会释放部分Metaspace空间，默认为70，即70%
MaxMetaspaceExpanison	Metaspace增长时的最大幅度，默认值为5M
MinMetaspaceExpanison	Metaspace增长时的最小幅度，默认为330KB

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我不能保证写的每个地方都是对的，但是至少能保证不复制、不黏贴，保证每一句话、每一行代码都经过了认真的推敲、仔细的斟酌。每一篇文章的背后，希望都能看到自己对于技术、对于生活的态度。

我相信乔布斯说的，只有那些疯狂到认为自己可以改变世界的人才能真正地改变世界。面对压力，我可以挑灯夜战、不眠不休；面对困难，我愿意迎难而上、永不退缩。

[b]其实我想说的是，我只是一个程序员，这就是我现在纯粹人生的全部。[/b]