Hotspot的Metaspace

Meta Space是JDK1.8引入的，在JDK1.8使用的是方法区，永久代（Permnament Generation）。
元空间存储的是元信息，使用的是操做系统的本地内存（Metaspace与PermGen之间最大的区别），能够是不连续的，由元空间虚拟机进行管理。能够产生OutOfMemoryError

一、元空间的特色

• 充分利用了Java语言规范中的好处：类及相关的元数据的生命周期与类加载器的一致。
• 每一个加载器有专门的存储空间
• 只进行线性分配
• 不会单独回收某个类
• 省掉了GC扫描及压缩的时间
• 元空间里的对象的位置是固定的
• 若是GC发现某个类加载器再也不存活了，会把相关的空间整个回收掉

二、元空间的内存分配模型

• 绝大多数的类元数据的空间都从本地内存中分配
• 用来描述类元数据的类(klasses)也被删除了
• 分元数据分配了多个虚拟内存空间
• 给每一个类加载器分配一个内存块的列表。块的大小取决于类加载器的类型; sun/反射/代理对应的类加载器的块会小一些
• 归还内存块，释放内存块列表
• 一旦元空间的数据被清空了，虚拟内存的空间会被回收掉
• 减小碎片的策略

咱们来看下JVM是如何给元数据分配虚拟内存的空间的 

你能够看到虚拟内存空间是如何分配的(vs1,vs2,vs3) ，以及类加载器的内存块是如何分配的。CL是Class Loader的缩写。

理解_mark和_klass指针

要想理解下面这张图，你得搞清楚这些指针都是什么东西。

JVM中，每一个对象都有一个指向它自身类的指针，不过这个指针只是指向具体的实现类，而不是接口或者抽象类。

对于32位的JVM:

_mark : 4字节常量

_klass: 指向类的4字节指针 对象的内存布局中的第二个字段( _klass，在32位JVM中，相对对象在内存中的位置的偏移量是4，64位的是8)指向的是内存中对象的类定义。

64位的JVM：

_mark : 8字节常量

_klass: 指向类的8字节的指针

开启了指针压缩的64位JVM： _mark : 8字节常量

_klass: 指向类的4字节的指针

Java对象的内存布局

类指针压缩空间（Compressed Class Pointer Space）

只有是64位平台上启用了类指针压缩才会存在这个区域。对于64位平台，为了压缩JVM对象中的_klass指针的大小，引入了类指针压缩空间（Compressed Class Pointer Space）。

压缩指针后的内存布局

指针压缩概要

• 64位平台上默认打开

• 使用-XX:+UseCompressedOops压缩对象指针 "oops"指的是普通对象指针("ordinary" object pointers)。 Java堆中对象指针会被压缩成32位。 使用堆基地址（若是堆在低26G内存中的话，基地址为0）

• 使用-XX:+UseCompressedClassPointers选项来压缩类指针

• 对象中指向类元数据的指针会被压缩成32位

• 类指针压缩空间会有一个基地址

元空间和类指针压缩空间的区别

• 类指针压缩空间只包含类的元数据，好比InstanceKlass, ArrayKlass 仅当打开了UseCompressedClassPointers选项才生效 为了提升性能，Java中的虚方法表也存放到这里 这里到底存放哪些元数据的类型，目前仍在减小

• 元空间包含类的其它比较大的元数据，好比方法，字节码，常量池等。

三、元空间内存管理

元空间的内存管理由元空间虚拟机来完成。先前，对于类的元数据咱们须要不一样的垃圾回收器进行处理，如今只须要执行元空间虚拟机的C++代码便可完成。在元空间中，类和其元数据的生命周期和其对应的类加载器是相同的。话句话说，只要类加载器存活，其加载的类的元数据也是存活的，于是不会被回收掉。 
准确的来讲，每个类加载器的存储区域都称做一个元空间，全部的元空间合在一块儿就是咱们一直说的元空间。当一个类加载器被垃圾回收器标记为再也不存活，其对应的元空间会被回收。在元空间的回收过程当中没有重定位和压缩等操做。可是元空间内的元数据会进行扫描来肯定Java引用。 
元空间虚拟机负责元空间的分配，其采用的形式为组块分配。组块的大小因类加载器的类型而异。在元空间虚拟机中存在一个全局的空闲组块列表。当一个类加载器须要组块时，它就会从这个全局的组块列表中获取并维持一个本身的组块列表。当一个类加载器再也不存活，那么其持有的组块将会被释放，并返回给全局组块列表。类加载器持有的组块又会被分红多个块，每个块存储一个单元的元信息。组块中的块是线性分配（指针碰撞分配形式）。组块分配自内存映射区域。这些全局的虚拟内存映射区域以链表形式链接，一旦某个虚拟内存映射区域清空，这部份内存就会返回给操做系统。

上图展现的是虚拟内存映射区域如何进行元组块的分配。类加载器1和3代表使用了反射或者为匿名类加载器，他们使用了特定大小组块。 而类加载器2和4根据其内部条目的数量使用小型或者中型的组块。

 

四、Metaspace相关参数

（1）-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：若是释放了大量的空间，就适当下降该值；若是释放了不多的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提升该值。

（2）-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。

若是没有使用-XX:MaxMetaspaceSize来设置类的元数据的大小，其最大可利用空间是整个系统内存的可用空间。JVM也能够增长本地内存空间来知足类元数据信息的存储。 可是若是没有设置最大值，则可能存在bug致使Metaspace的空间在不停的扩展，会致使机器的内存不足；进而可能出现swap内存被耗尽；最终致使进程直接被系统直接kill掉。若是类元数据的空间占用达到MaxMetaspaceSize设置的值，将会触发对象和类加载器的垃圾回收。

（3）-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC以后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减小为分配空间所致使的垃圾收集

（4）-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC以后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减小为释放空间所致使的垃圾收集

 

 

参考文章：

（1）https://www.cnblogs.com/williamjie/p/9558094.html

（2）java面试：你真的知道metaspace？？ https://www.jianshu.com/p/cd34d6f3b5b4