JVM内存与垃圾回收系列:方法区

方法区

前言

这次所讲述的是运`行时数据区的最后一个部分

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从线程共享与否的角度来看

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ThreadLocal:如何保证多个线程在并发环境下的安全性?典型应用就是数据库连接管理,以及会话管理

栈、堆、方法区的交互关系

下面就涉及了对象的访问定位

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  • Person:存放在元空间,也可以说方法区
  • person:存放在Java栈的局部变量表中
  • new Person():存放在Java堆中

方法区的理解

《Java虚拟机规范》中明确说明:“尽管所有的方法区在逻辑上是属于堆的一部分,但一些简单的实现可能不会选择去进行垃圾收集或者进行压缩。”但对于HotSpotJVM而言,方法区还有一个别名叫做Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分开。

所以,方法区看作是一块独立于Java堆的内存空间。

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方法区主要存放的是 Class,而堆中主要存放的是 实例化的对象

  • 方法区(Method Area)与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域。
  • 方法区在JVM启动的时候被创建,并且它的实际的物理内存空间中和Java堆区一样都可以是不连续的。
  • 方法区的大小,跟堆空间一样,可以选择固定大小或者可扩展。
  • 方法区的大小决定了系统可以保存多少个类,如果系统定义了太多的类,导致方法区溢出,虚拟机同样会抛出内存溢出错误:ava.lang.OutofMemoryError:PermGen space 或者java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace
    • 加载大量的第三方的jar包
    • Tomcat部署的工程过多(30~50个)
    • 大量动态的生成反射类
  • 关闭JVM就会释放这个区域的内存。

HotSpot中方法区的演进

在jdk7及以前,习惯上把方法区,称为永久代。jdk8开始,使用元空间取代了永久代。

  • JDK 1.8后,元空间存放在堆外内存中

本质上,方法区和永久代并不等价。仅是对hotspot而言的。《Java虚拟机规范》对如何实现方法区,不做统一要求。例如:BEAJRockit / IBM J9 中不存在永久代的概念。

现在来看,当年使用永久代,不是好的idea。导致Java程序更容易oom(超过-XX:MaxPermsize上限)

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而到了JDK8,终于完全废弃了永久代的概念,改用与JRockit、J9一样在本地内存中实现的元空间(Metaspace)来代替

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元空间的本质和永久代类似,都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代最大的区别在于:元空间不在虚拟机设置的内存中,而是使用本地内存

永久代、元空间二者并不只是名字变了,内部结构也调整了

根据《Java虚拟机规范》的规定,如果方法区无法满足新的内存分配需求时,将抛出OOM异常

设置方法区大小与OOM

方法区的大小不必是固定的,JVM可以根据应用的需要动态调整。

jdk7及以前

  • 通过-xx:Permsize来设置永久代初始分配空间。默认值是20.75M
  • -XX:MaxPermsize来设定永久代最大可分配空间。32位机器默认是64M,64位机器模式是82M
  • 当JVM加载的类信息容量超过了这个值,会报异常OutofMemoryError:PermGen space。

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JDK8以后

元数据区大小可以使用参数 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize指定

默认值依赖于平台。windows下,-XX:MetaspaceSize是21M,-XX:MaxMetaspaceSize的值是-1,即没有限制。

与永久代不同,如果不指定大小,默认情况下,虚拟机会耗尽所有的可用系统内存。如果元数据区发生溢出,虚拟机一样会抛出异常OutOfMemoryError:Metaspace

-XX:MetaspaceSize:设置初始的元空间大小。对于一个64位的服务器端JVM来说,其默认的-xx:MetaspaceSize值为21MB。这就是初始的高水位线,一旦触及这个水位线,Ful1GC将会被触发并卸载没用的类(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,那么在不超过MaxMetaspaceSize时,适当提高该值。如果释放空间过多,则适当降低该值。

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可以观察到Ful1GC多次调用。为了避免频繁地GC,建议将-XX:MetaspaceSize设置为一个相对较高的值。

如何解决这些OOM

  • 要解决ooM异常或heap space的异常,一般的手段是首先通过内存映像分析工具(如Ec1ipse Memory Analyzer)对dump出来的堆转储快照进行分析,重点是确认内存中的对象是否是必要的,也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)

    • 内存泄漏就是 有大量的引用指向某些对象,但是这些对象以后不会使用了,但是因为它们还和GC ROOT有关联,所以导致以后这些对象也不会被回收,这就是内存泄漏的问题
  • 如果是内存泄漏,可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径与GCRoots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄漏对象的类型信息,以及GCRoots引用链的信息,就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置。

  • 如果不存在内存泄漏,换句话说就是内存中的对象确实都还必须存活着,那就应当检查虚拟机的堆参数(-Xmx与-Xms),

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