OutOfMemoryError系列（4）: Metaspace

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铁盔铁锚 2022-02-22 14:16:04 博主文章分类：JavaGC

文章标签 java outofmemoryerror jvm Metaspace 内存溢出 文章分类 Java 后端开发

这是本系列的第四篇文章,

JVM限制了Java程序的最大内存, 修改/指定启动参数可以改变这种限制。Java将堆内存划分为多个部分, 如下图所示:

OutOfMemoryError系列（4）: Metaspace_jvm

【Java8及以上】这些内存池的最大值, 由 -Xmx 和 -XX:MaxMetaspaceSize 等JVM启动参数指定. 如果没有明确指定, 则根据平台类型(OS版本+JVM版本)和物理内存的大小来确定。

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 错误所表达的信息是: 元数据区(Metaspace) 已被用满

原因分析

如果你是Java老司机, 应该对 PermGen 比较熟悉. 但从Java 8开始,内存结构发生重大改变, 不再使用Permgen, 而是引入一个新的空间: Metaspace. 这种改变基于多方面的考虑, 部分原因列举如下:

Permgen空间的具体多大很难预测。指定小了会造成 java.lang.OutOfMemoryError: Permgen size 错误, 设置多了又造成浪费。
为了 GC 性能的提升, 使得垃圾收集过程中的并发阶段不再停顿, 另外对 metadata 进行特定的遍历(specific iterators)。
对 G1垃圾收集器的并发 class unloading 进行深度优化。

在Java8中,将之前 PermGen 中的所有内容, 都移到了 Metaspace 空间。例如: class 名称, 字段, 方法, 字节码, 常量池, JIT优化代码, 等等。

Metaspace 的使用量与JVM加载到内存中的 class 数量/大小有关。可以说, java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 错误的主要原因, 是加载到内存中的 class 数量太多或者体积太大。

示例

和上一章的PermGen 类似, Metaspace 空间的使用量, 与JVM加载的 class 数量有很大关系。下面是一个简单的示例:

public class Metaspace {
  static javassist.ClassPool cp = javassist.ClassPool.getDefault();

  public static void main(String[] args) throws Exception{
    for (int i = 0; ; i++) { 
      Class c = cp.makeClass("eu.plumbr.demo.Generated" + i).toClass();
    }
  }
}

可以看到, 使用 javassist 工具库生成 class 那是非常简单。在 for 循环中, 动态生成很多class, 最终将这些class加载到 Metaspace 中。

执行这段代码, 随着生成的class越来越多, 最后将会占满 Metaspace 空间, 抛出 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace. 在Mac OS X上, Java 1.8.0_05 环境下, 如果设置了启动参数 -XX:MaxMetaspaceSize=64m, 大约加载 70000 个class后JVM就会挂掉。