【JVM面试】从JDK7 到 JDK8, JVM为啥用元空间替换永久代？

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【JVM系列】第一章 运行时数据区
【面试】第二章 从JDK7 到 JDK8, JVM为啥用元空间替换永久代？

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  大家好，我是青花。拥有多项发明专利（都是关于商品、广告等推荐产品）。对广告、Web全栈以及Java生态微服务拥有自己独到的见解。曾经辅导过若干个计算机专业的学生进入到软件开发行业就业。希望和大家一起成长进步。
  今天给大家带来的文章：从JDK7 到 JDK8, JVM为啥用元空间替换永久代？希望对同学们有所帮助。

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Java 面试专栏
JVM区域

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从JDK7 到 JDK8, JVM为啥用元空间替换永久代？

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从永久代、元空间内存分配对比

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从gc方面对比

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Oracle的虚拟机改造

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一、JVM 的内存模型组成部分

JVM 的内存模型主要包括程序计数器（Program Counter Register）、虚拟机栈（VM Stack）、本地方法栈（Native Method Stack）、堆（Heap）和方法区（Method Area）。

1.1、方法区

    方法区（Method Area）是所有线程共享的内存区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
    方法区只是 JVM 规范中定义的一个概念，针对 Hotspot 虚拟机，Java8 之前使用永久代（Permanent Generation，简称 PermGen）实现，而 Java8 之后使用元空间（Metaspace）实现。

类的元数据信息
包括类的名称、访问标志、父类、接口、字段、方法等信息。

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运行时常量池
在Java代码中，常量可以被直接定义在类或接口中，这些常量在编译后被存储在Class文件的常量池中，而运行时常量池则是从Class文件中加载的。

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静态变量和常量
类的静态变量和常量都存储在方法区中，它们在类加载的时候被初始化并分配内存空间。

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方法字节码
在Java中，方法的字节码被编译成Class文件并存储在方法区中。

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即时编译器
为了提高程序的执行效率，JIT会将热点代码编译成本地机器码并存储在方法区中。

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1.2、JDK不同版本的内存模型以及永久代

1.2.1、JDK1.6

1.2.2、JDK1.7

1.2.3、JDK1.8

二、从永久代、元空间内存分配对比

    在JDK6/7 Hotspot虚拟机中，方法区的实现是在永久代里面，它里面主要存储运行时常量池、class类元信息等。
    永久代属于JVM运行时内存中的一块存储空间，我们可以用过 -XX:PermSize来设置永久代的大小。
    当内存不够的时候，会触发垃圾回收。

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    在JDK8 Hotspot虚拟机中，取消了永久代，由元空间来实现方法区的数据存储。元空间不属于JVM内存，而是直接使用本地内存，因此不需要考虑GC问题。
     默认情况下元空间是可以无限制的使用本地内存的，但是我们也可以使用JVM参数来限制内存使用大小。

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三、Oracle 关于Java虚拟机的规划

    在Java 8之后，Oracle决定将HotSpot和JRockit两个虚拟机（JVM）合并。HotSpot是Oracle的默认JVM，也是Java社区中最常用的，而JRockit是一个由瑞典公司做的高性能JVM，特别适合于对性能要求较高的环境。

    合并这两个虚拟机是为了集中两者的优势，并为Java用户提供一个更强大、更统一的平台。在JDK 9及以后的版本中，JRockit的一些特性，如垃圾收集和内存管理，已经被引入到HotSpot中。

    至于“永久代（PermGen）”，这是Java 7及以前版本中的一种内存区域，用于存储类的元数据。在Java 8及以后的版本中，永久代已经被移除，取而代之的是元空间（Metaspace），这是一个不受内存限制的区域。所以，如果你正在使用的是Java 8或更高版本，你不会再看到“永久代”这个概念。

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四、归纳汇总

4.1、内存控制问题

    在JDK1.7版本里面，永久代内存是有上限的，虽然我们可以通过参数来设置，但是JVM加载的class总数、大小是很难确定的，综上所述，会很容易出现OOM问题。

4.2、gc问题

永久代的对象是通过FullGC进行垃圾收集，也就是和老年代同时实现垃圾收集。替换成元空间以后，简化了Full GC，可以在不进行暂停的情况下并发地释放类数据，同时也提升了GC的性能。

4.3、Oracle的规划

Oracle将HotSpot和JRockit两个虚拟机（JVM）合并，而JRockit没有永久代。

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总结

本文章从内存控制、gc以及Oracle对于JVM的规划三方面入手，阐述了为何在JDK8, JVM为啥用元空间替换永久代。通过本文的分析，我们也可以看到，JVM的不断升级，给开发者带来了很多便利，也使得Java应用的性能越来越稳定，不管是内存控制，还是gc性能，都比以前得到了很大的提升。