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Java 8新特性探究(9):跟OOM：Permgen說再見吧

作者：成熟的毛毛蟲
開發(fā) 后端
JEP 122: Remove the Permanent Generation，再也見不到OOM：Permgen了

 

很多開發(fā)者都在其系統(tǒng)中見過“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”這一問題。這往往是由類加載器相關(guān)的內(nèi)存泄漏以及新類加載器的創(chuàng)建導(dǎo)致的，通常出現(xiàn)于代碼熱部署時。相對于正式產(chǎn)品，該問題在開發(fā)機(jī)上出現(xiàn)的頻率更高，在產(chǎn)品中最常見的“問題”是默認(rèn)值太低了。常用的解決方法是將其設(shè)置為256MB或更高。

PermGen space簡單介紹

PermGen space的全稱是Permanent Generation space,是指內(nèi)存的***保存區(qū)域，說說為什么會內(nèi)存益出：這一部分用于存放Class和Meta的信息,Class在被 Load的時候被放入PermGen space區(qū)域，它和和存放Instance的Heap區(qū)域不同,所以如果你的APP會LOAD很多CLASS的話,就很可能出現(xiàn)PermGen space錯誤。這種錯誤常見在web服務(wù)器對JSP進(jìn)行pre compile的時候。

JVM 種類有很多，比如 Oralce-Sun Hotspot, Oralce JRockit, IBM J9, Taobao JVM（淘寶好樣的?。┑鹊取．?dāng)然武林盟主是Hotspot了，這個毫無爭議。需要注意的是，PermGen space是Oracle-Sun Hotspot才有，JRockit以及J9是沒有這個區(qū)域。

元空間（MetaSpace）一種新的內(nèi)存空間誕生

JDK8 HotSpot JVM 將移除***區(qū)，使用本地內(nèi)存來存儲類元數(shù)據(jù)信息并稱之為：元空間（Metaspace）；這與Oracle JRockit 和IBM JVM’s很相似，如下圖所示

這意味著不會再有java.lang.OutOfMemoryError: PermGen問題，也不再需要你進(jìn)行調(diào)優(yōu)及監(jiān)控內(nèi)存空間的使用……但請等等，這么說還為時過早。在默認(rèn)情況下，這些改變是透明的，接下來我們的展示將使你知道仍然要關(guān)注類元數(shù)據(jù)內(nèi)存的占用。請一定要牢記，這個新特性也不能神奇地消除類和類加載器導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏。

java8中metaspace總結(jié)如下：

PermGen 空間的狀況

這部分內(nèi)存空間將全部移除。

JVM的參數(shù)：PermSize 和 MaxPermSize 會被忽略并給出警告（如果在啟用時設(shè)置了這兩個參數(shù)）。

Metaspace 內(nèi)存分配模型

大部分類元數(shù)據(jù)都在本地內(nèi)存中分配。

用于描述類元數(shù)據(jù)的“klasses”已經(jīng)被移除。

Metaspace 容量

默認(rèn)情況下，類元數(shù)據(jù)只受可用的本地內(nèi)存限制（容量取決于是32位或是64位操作系統(tǒng)的可用虛擬內(nèi)存大?。?/p>

新參數(shù)（MaxMetaspaceSize）用于限制本地內(nèi)存分配給類元數(shù)據(jù)的大小。如果沒有指定這個參數(shù)，元空間會在運(yùn)行時根據(jù)需要動態(tài)調(diào)整。

Metaspace 垃圾回收

對于僵死的類及類加載器的垃圾回收將在元數(shù)據(jù)使用達(dá)到“MaxMetaspaceSize”參數(shù)的設(shè)定值時進(jìn)行。

適時地監(jiān)控和調(diào)整元空間對于減小垃圾回收頻率和減少延時是很有必要的。持續(xù)的元空間垃圾回收說明，可能存在類、類加載器導(dǎo)致的內(nèi)存泄漏或是大小設(shè)置不合適。

Java 堆內(nèi)存的影響

一些雜項(xiàng)數(shù)據(jù)已經(jīng)移到Java堆空間中。升級到JDK8之后，會發(fā)現(xiàn)Java堆 空間有所增長。

Metaspace 監(jiān)控

元空間的使用情況可以從HotSpot1.8的詳細(xì)GC日志輸出中得到。

Jstat 和 JVisualVM兩個工具，在使用b75版本進(jìn)行測試時，已經(jīng)更新了，但是還是能看到老的PermGen空間的出現(xiàn)。

前面已經(jīng)從理論上充分說明，下面讓我們通過“泄漏”程序進(jìn)行新內(nèi)存空間的觀察……

PermGen vs. Metaspace 運(yùn)行時比較

    為了更好地理解Metaspace內(nèi)存空間的運(yùn)行時行為，

    將進(jìn)行以下幾種場景的測試：

  1. 使用JDK1.7運(yùn)行Java程序，監(jiān)控并耗盡默認(rèn)設(shè)定的85MB大小的PermGen內(nèi)存空間。

  2. 使用JDK1.8運(yùn)行Java程序，監(jiān)控新Metaspace內(nèi)存空間的動態(tài)增長和垃圾回收過程。

  3. 使用JDK1.8運(yùn)行Java程序，模擬耗盡通過“MaxMetaspaceSize”參數(shù)設(shè)定的128MB大小的Metaspace內(nèi)存空間。

首先建立了一個模擬PermGen OOM的代碼

  1. public class ClassA {  
  2.  public void method(String name) {  
  3.   // do nothing  
  4.  }  
  5. }  

上面是一個簡單的ClassA，把他編譯成class字節(jié)碼放到D：/classes下面，測試代碼中用URLClassLoader來加載此類型上面類編譯成class

  1. /**  
  2.  * 模擬PermGen OOM  
  3.  * @author benhail  
  4.  */ 
  5. public class OOMTest {  
  6.     public static void main(String[] args) {  
  7.         try {  
  8.             //準(zhǔn)備url  
  9.             URL url = new File("D:/classes").toURI().toURL();  
  10.             URL[] urls = {url};  
  11.             //獲取有關(guān)類型加載的JMX接口  
  12.             ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean();  
  13.             //用于緩存類加載器  
  14.             List<ClassLoader> classLoaders = new ArrayList<ClassLoader>();  
  15.             while (true) {  
  16.                 //加載類型并緩存類加載器實(shí)例  
  17.                 ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls);  
  18.                 classLoaders.add(classLoader);  
  19.                 classLoader.loadClass("ClassA");  
  20.                 //顯示數(shù)量信息（共加載過的類型數(shù)目，當(dāng)前還有效的類型數(shù)目，已經(jīng)被卸載的類型數(shù)目）  
  21.                 System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount());  
  22.                 System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount());  
  23.                 System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount());  
  24.             }  
  25.         } catch (Exception e) {  
  26.             e.printStackTrace();  
  27.         }  
  28.     }  
  29. }  

虛擬機(jī)器參數(shù)設(shè)置如下：-verbose -verbose:gc

設(shè)置-verbose參數(shù)是為了獲取類型加載和卸載的信息

設(shè)置-verbose:gc是為了獲取垃圾收集的相關(guān)信息

#p#

JDK 1.7 @64-bit – PermGen 耗盡測試

Java1.7的PermGen默認(rèn)空間為85 MB（或者可以通過-XX:MaxPermSize=XXXm指定）

可以從上面的JVisualVM的截圖看出：當(dāng)加載超過6萬個類之后，PermGen被耗盡。我們也能通過程序和GC的輸出觀察耗盡的過程。

程序輸出(摘取了部分)

  1. ......  
  2. [Loaded ClassA from file:/D:/classes/]  
  3. total: 64887 
  4. active: 64887 
  5. unloaded: 0 
  6. [GC 245041K->213978K(536768K), 0.0597188 secs]  
  7. [Full GC 213978K->211425K(644992K), 0.6456638 secs]  
  8. [GC 211425K->211425K(656448K), 0.0086696 secs]  
  9. [Full GC 211425K->211411K(731008K), 0.6924754 secs]  
  10. [GC 211411K->211411K(726528K), 0.0088992 secs]  
  11. ...............  
  12. java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 

JDK 1.8 @64-bit – Metaspace大小動態(tài)調(diào)整測試

Java的Metaspace空間：不受限制 （默認(rèn)）

從上面的截圖可以看到，JVM Metaspace進(jìn)行了動態(tài)擴(kuò)展，本地內(nèi)存的使用由20MB增長到646MB，以滿足程序中不斷增長的類數(shù)據(jù)內(nèi)存占用需求。我們也能觀察到JVM的垃圾回收事件—試圖銷毀僵死的類或類加載器對象。但是，由于我們程序的泄漏，JVM別無選擇只能動態(tài)擴(kuò)展Metaspace內(nèi)存空間。程序加載超過10萬個類，而沒有出現(xiàn)OOM事件。

JDK 1.8 @64-bit – Metaspace 受限測試

Java的Metaspace空間：128MB（-XX:MaxMetaspaceSize=128m）

可以從上面的JVisualVM的截圖看出：當(dāng)加載超過2萬個類之后，Metaspace被耗盡；與JDK1.7運(yùn)行時非常相似。我們也能通過程序和GC的輸出觀察耗盡的過程。另一個有趣的現(xiàn)象是，保留的原生內(nèi)存占用量是設(shè)定的***大小兩倍之多。這可能表明，如果可能的話，可微調(diào)元空間容量大小策略，來避免本地內(nèi)存的浪費(fèi)。

從Java程序的輸出中看到如下異常。

  1. [Loaded ClassA from file:/D:/classes/]  
  2. total: 21393 
  3. active: 21393 
  4. unloaded: 0 
  5. [GC (Metadata GC Threshold) 64306K->57010K(111616K), 0.0145502 secs]  
  6. [Full GC (Metadata GC Threshold) 57010K->56810K(122368K), 0.1068084 secs]  
  7. java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 

在設(shè)置了MaxMetaspaceSize的情況下，該空間的內(nèi)存仍然會耗盡，進(jìn)而引發(fā)“java.lang.OutOfMemoryError: Metadata space”錯誤。因?yàn)轭惣虞d器的泄漏仍然存在，而通常Java又不希望無限制地消耗本機(jī)內(nèi)存，因此設(shè)置一個類似于MaxPermSize的限制看起來也是合理的。

總結(jié)

  1. 之前不管是不是需要，JVM都會吃掉那塊空間……如果設(shè)置得太小，JVM會死掉；如果設(shè)置得太大，這塊內(nèi)存就被JVM浪費(fèi)了。理論上說，現(xiàn)在你完全可以不關(guān)注這個，因?yàn)镴VM會在運(yùn)行時自動調(diào)校為“合適的大小”；
  2. 提高Full GC的性能，在Full GC期間，Metadata到Metadata pointers之間不需要掃描了，別小看這幾納秒時間；
  3. 隱患就是如果程序存在內(nèi)存泄露，像OOMTest那樣，不停的擴(kuò)展metaspace的空間，會導(dǎo)致機(jī)器的內(nèi)存不足，所以還是要有必要的調(diào)試和監(jiān)控。

原文鏈接：http://my.oschina.net/benhaile/blog/214159

責(zé)任編輯：林師授 來源： oschina
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