JVM之 方法区、永久代(PermGen space)、元空间(Metaspace)三者的区别

JVM之 方法区、永久代(PermGen space)、元空间(Metaspace)三者的区别文章目录0、前言(JVM运行时区域)1、PermGen(永久代)2、Metaspace(元空间)3、总结0、前言(JVM运行时区域)阅读此文章时,必须已经了解了jvm运行时数据区域。 根据JVM规范,JVM运行时区域大致分为方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器五个部分。1)、方法区方法区是JVM所有线程共享。主要用于存储类的信息、常量池、方法数据、方法代码等…

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0、前言(JVM 运行时区域)

阅读此文章时,必须已经了解了jvm 运行时数据区域。
 
在这里插入图片描述

根据 JVM 规范,JVM 运行时区域大致分为 方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器 五个部分。

1)、方法区
方法区是JVM 所有线程共享。
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 进行区分,通常又叫 非堆。 关于 方法区内存溢出 的问题会在下文中详细探讨。

2)、堆

堆内存也是 JVM 所有线程共享的部分,在虚拟机启动的时候就已经创建。所有的对象和数组都在堆上进行分配。这部分空间可通过 GC 进行回收。当申请不到空间时会抛出 OutOfMemoryError 。

下面我们简单的模拟一个堆内存溢出的情况:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class HeapOomMock { 
   
    
    List<byte[]> list = new ArrayList<byte[]>();
    int i = 0;
    
    public static void main(String[] args) { 
     
       
        boolean flag = true;
        while (flag){ 
   
            try { 
   
                i++;
                list.add(new byte[1024 * 1024]);//每次增加一个1M大小的数组对象
            }catch (Throwable e){ 
   
                e.printStackTrace();
                flag = false;
                System.out.println("count="+i);//记录运行的次数
            }
        }
    }
}

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运行结果:

img

注意,这里我指定了堆内存的大小为16M,所以这个地方显示的count=14(这个数字不是固定的),至于为什么会是14或其他数字,需要根据 GC 日志来判断。

1、PermGen(永久代)

PermGen , 就是 PermGen space ,全称是 Permanent Generation space ,是指内存的永久保存区域。这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的, Class 在被 Loader 时就会被放到 PermGen space 中。

绝大部分 Java 程序员应该都见过 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 这个异常。
这里的 PermGen space 其实指的就是 方法区 。不过 方法区PermGen space又有一定的区别。

  • 方法区 是 JVM 的规范,所有虚拟机 必须遵守的。常见的JVM 虚拟机 Hotspot 、 JRockit(Oracle)、J9(IBM)

  • PermGen space 则是 HotSpot 虚拟机 基于 JVM 规范对 方法区 的一个落地实现, 并且只有 HotSpot 才有 PermGen space

    而如 JRockit(Oracle)、J9(IBM) 虚拟机有 方法区 ,但是就没有 PermGen space

    PermGen space 是 JDK7及之前, HotSpot 虚拟机 对 方法区 的一个落地实现。在JDK8被移除。

  • Metaspace(元空间)是 JDK8及之后,废弃了 PermGen space ,取而代之的是 Metaspace , 这是 HotSpot 虚拟机 对 方法区 的新的落地实现。

JDK6、JDK7 时,方法区 就是 PermGen(永久代)。
JDK8 时,方法区就是 Metaspace(元空间)

由于方法区 主要存储类的相关信息,所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出。

package com.aop8.jvm.test;
 
import java.io.File;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class PermGenOomMock{ 
   

	List<ClassLoader> classLoaderList = new ArrayList<ClassLoader>();
    public static void main(String[] args) { 
   
        URL url = null;       
        try { 
   
            url = new File("/tmp").toURI().toURL();
            URL[] urls = { 
   url};
            while (true){ 
   
                ClassLoader loader = new URLClassLoader(urls);
                classLoaderList.add(loader);
                loader.loadClass("com.aop8.jvm.test.TestDemo");
            }
        } catch (Exception e) { 
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果如下:

img

本例中使用的 JDK 版本是7,指定的 PermGen 区的大小为 8M。通过每次生成不同URLClassLoader对象来加载Test类,从而生成不同的类对象,这样就能看到我们熟悉的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 异常了。

从此例子中得出:

JDK6 、JDK7 存在 PermGen space

JDK8 中, Hotspot 已经没有 PermGen space ,取而代之是一个叫做 Metaspace(元空间) 。

下面我们就来看看 MetaspacePermGen space 的区别。

2、Metaspace(元空间)

Metaspace(元空间)和 PermGen(永久代)类似,都是对 JVM规范中方法区的一种落地实现

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

Oracle 移除PermGen(永久代)从从JDK7 就开始。例如,字符串内部池,已经在JDK7 中从永久代中移除。直到JDK8 的发布将宣告 PermGen(永久代)的终结。

其实,移除 PermGen 的工作从 JDK7 就开始,永久代的部分数据就已经转移到了 Java Heap 或者是 Native Heap。

但永久代仍存在于JDK7 中,并没完全移除,比如:

  • 字面量 (interned strings)转移到 Java heap

  • 类的静态变量(class statics)转移到Java heap

  • 符号引用(Symbols) 转移到 Native heap

必须知道的是 JDK6 、JDK7 依然存在 PermGen space

我们可以通过一段程序来比较 JDK6 、 JDK7 和 JDK8 的区别,以字符串常量为例:

3、JDK6 、JDK7、JDK8 内存溢出的示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
 
public class StringOomMock { 
   
    
    static String  base = "string";
    
    public static void main(String[] args) { 
   
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (int i=0;i< Integer.MAX_VALUE;i++){ 
   
            String str = base + base;
            base = str;
            list.add(str.intern());
        }
    }
}

JDK6 的运行结果:
img

JDK7 的运行结果:
img

JDK8 的运行结果:
img

从运行结果可以得出:

1)、运行时常量池

  • 在 JDK6 ,抛出永久代(PermGen space)异常,说明 运行时常量池 存在于 方法区
  • 在 JDK7、JDK8 抛出堆(Java heap space)异常,说明 运行时常量池 此时在 Java堆 中;

2)、 方法区(永久代元空间):

JDK8 打印ignoring option PermSize=10M; support was removed in 8.0 ... 警告的原因:

  • 我们都知道,JDK8时,永久代已被移除,所以不支持 -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M 永久代的参数设置。
  • JDK8 的方法区是 元空间,其参数设置是 -XX:MetaspaceSize=N -XX:MaxMetaspaceSize=N
  • 反推证出 JDK6 、 JDK7 时,永久代 还是存在的,否则打印不支持参数设置的警告。

知识扩展:

JDK版本 方法区的实现 运行时常量池所在的位置
JDK6 PermGen space(永久代) PermGen space(永久代)
JDK7 PermGen space(永久代) Heap(堆)
JDK8 Metaspace(元空间) Heap(堆)

4、元空间与本地内存

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。默认情况下,元空间的大小仅受 本地内存 限制,但可以通过以下参数来指定元空间的大小:

-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。

除了上面两个指定大小的选项以外,还有两个与 GC 相关的属性:
-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;

现在我们在 JDK8 下重新运行一下上面的代码,不过这次不再指定 PermSize 和 MaxPermSize。而是指定 -XX:MetaspaceSize-XX:MaxMetaspaceSize 的大小。输出结果如下:

img

从输出结果,我们可以看出,这次不再出现永久代溢出,而是出现了元空间的溢出。

5、总结

通过上面分析,大家应该大致了解了 JVM 的内存划分,也清楚了 JDK8 中永久代元空间的转换。不过大家应该都有一个疑问,就是为什么要做这个转换?所以,最后给大家总结以下几点原因:

1)字符串存在永久代中,容易出现性能问题和内存溢出。

2)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。

3)永久代会为 GC 带来不必要的复杂度,并且回收效率偏低。

4)Oracle 可能会将HotSpot 与 JRockit 合二为一。

转载于:

http://blog.csdn.net/zhyhang/article/details/17246223/

http://www.cnblogs.com/paddix/p/5309550.html

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