Davids原理探究：JDK8将永久代(PermGen)替换为元空间(MetaSpace)的原因

JDK8将永久代(PermGen)替换为元空间(MetaSpace)的原因

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什么是方法区

方法区（Method Area）和Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有着一个别名叫做“非堆”（Non-Heap），目的是与Java堆区分开。

永久代产生的原因

说到方法区不得不提一下“永久代”这个概念，尤其是在JDK8之前，许多Java程序员都习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序，很多人都更愿意把方法区称呼为“永久代”（Permanent Generation），或将二者混为一谈。本质二者并不是等价的，因为仅仅是当时的HotSpot虚拟机设计团队选择把收集器的分代设计扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区（J9和JRockit虚拟机是没有永久代这个概念的，永久代相当于HotSpot针对于《Java虚拟机规范》中方法区的一种实现方式，如何实现方法区属于虚拟机实现细节，不受《Java虚拟机规范》管束，并不统一要求），这样HotSpot的垃圾回收器就能够像管理Java堆一样管理这部分内存，省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。

将永久代替换为源空间的原因

1. Oracle收购了BEA获得了JRockit的所有权后，准备把JRockit中的优秀功能，譬如Java Mission Control管理工具，移植到HotSpot虚拟机时，因为两者对方法区实现的差异而面临诸多困难。考虑到HotSpot未来的发展，在JDK6的时候HotSpot开发团队就有放弃永久代，逐步改为本地内存（Native Memory）来实现方法区的计划了。而到了JDK7，已经把原本放在永久代的字符串常量、静态变量等移出；到了JDK8，终于完全废弃了永久代的概念，改用与JRockit、J9一样的本地内存中实现元空间（Metaspace）来代替，把JDK7中永久代剩余的内容（主要是类型信息）全部移到元空间中。
2. 永久代这种设计导致了Java应用更容易遇到内存溢出的问题（永久代有-XX：MaxPermSize的上限，即使不设置也有默认大小，而J9和JRockit只要没有触碰到进程可用上限，例如32位系统中的4GB限制，就不会出问题。）
3. 有极少数方法（例如String::intern()）会因为永久代的原因而导致不同虚拟机下有不同的表现
4. 《Java虚拟机规范》对方法区的约束非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，甚至还可以选择不实现垃圾回收。

相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样，“永久”存在了。这区域的内存回收目标主要是针对常量池和对类型的卸载，一般来说这个区域的回收效果比较难令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收有时又确实是有必要的。以前Sun公司的Bug list中，曾出现过的若干个严重Bug就是由于低版本的HotSpot虚拟机对此区域未完全回收而导致内存泄漏。
类型卸载条件（满足以下三个条件代表可以回收，但是不一定会回收）：

1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是 Java 堆中不存在该类的任何实例。
2. 加载该类的 ClassLoader 已经被回收。
3. 该类对应的 java.lang.Class 对象没有在任何地⽅被引⽤，⽆法在任何地⽅通过反射访问该类
   的⽅法

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OutOfMemoryError异常。

参考文献：
《深入理解Java虚拟机》（第三版）