为什么用元空间替代永久代?

永久代和元空间都是 HotSpot 虚拟机中的概念,HotSpot 虚拟机是 Sun JDK 和 Open JDK 中自带的虚拟机,也是目前使用范围最广泛的 Java 虚拟机,当我们提到虚拟机时,大概率指的就是 HotSpot 虚拟机。

但从《Java 虚拟机规范》的层面来说,并没有所谓的“永久代”和“元空间”等区域,详见官方文档:docs.oracle.com/javase/spec…。《Java 虚拟机规范》只是规定了一个区域叫“方法区(Method Area)”,而 “永久代”和“元空间”是 HotSpot 虚拟机在不同的 JDK 版本下,对方法区的具体实现而已。这就好像,世界羽协规定羽毛球比赛必须要使用羽毛球拍(方法区),而中国羽毛球运动员,第一年使用的是红双喜牌的羽毛球拍(永久代),第二年使用的是李宁牌羽毛球拍(元空间)一样。

那么问题来了,永久代为什么被元空间给替代了?

1.官方答案

关于这个问题,官方在 JEP 122: Remove the Permanent Generation(移除永久代)中给出了答案,原文内容如下:

Motivation(动机) This is part of the JRockit and Hotspot convergence effort. JRockit customers do not need to configure the permanent generation (since JRockit does not have a permanent generation) and are accustomed to not configuring the permanent generation.

以上内容翻译成中文大意是:

这是 JRockit 虚拟机和 HotSpot 虚拟机融合工作的一部分。JRockit 客户不需要配置永久层代(因为 JRockit 没有永久代),所以要移除永久代。

JRockit 是 Java 官方收购的一家号称史上运行最快的 Java 虚拟机厂商,之后 Java 官方在 JDK 8 时将 JRockit 虚拟机和 HotSpot 虚拟机进行了整合。

PS:JEP 是 JDK Enhancement Proposal 的缩写,翻译成中文是 JDK 改进提案。你也可以把它理解为 JDK 的更新文档。

通过官方的描述,我们似乎找到了答案,也就是说,之所以要取消“永久代”是因为 Java 官方收购了 JRockit,之后在将 JRockit 和 HotSpot 进行整合时,因为 JRockit 中没有“永久代”,所以把永久代给移除了

PS:上面的那段描述好像说的已经很清楚了,但又好像什么也没说。这就好比,我问你“为什么要买车?”,你说“别人都买车了,所以我要买车”,但为什么别人要买车?

2.背后的原因

上述给出了移除永久代的回答,但却没有给出背后的原因,那接下来我们就来讨论一下,为什么要移除永久代?以及为什么要有元空间?

2.1 降低 OOM

当使用永久代实现方法区时,永久代的最大容量受制于 PermSize 和 MaxPermSize 参数设置的大小,而这两个参数的大小又很难确定,因为在程序运行时需要加载多少类是很难估算的,如果这两个参数设置的过小就会频繁的触发 FullGC 和导致 OOM(Out of Memory,内存溢出)。

但是,当使用元空间替代了永久代之后,出现 OOM 的几率就被大大降低了,因为元空间使用的是本地内存,这样元空间的大小就只和本地内存的大小有关了,从而大大降低了 OOM 的问题。

2.2 降低运维成本

因为元空间使用的是本地内存,这样就无需运维人员再去专门设置和调整元空间的大小了。

3.方法区发展史

在 HotSpot 虚拟机中,方法区的实现经历了以下 3 个阶段:

  1. JDK 1.6 及之前:方法区使用永久代实现,静态变量存放在永久代
  2. JDK 1.7 :“去永久代”的前置版本,还存在永久代,不过已经将字符串常量池和静态变量从永久代移到了堆上
  3. JDK 1.8 及以后:无永久代,使用元空间(存放在本地内存中)实现方法区,常量保存在元空间,但字符串常量池和静态变量依然保存在堆中

总结

永久代和元空间都是 HotSpot 虚拟机对《Java 虚拟机规范》中方法区的实现,在 JDK 1.8 之前 HotSpot 是使用永久代来实现方法区的,但这样会导致 JVM 调优比较困难,且容易发生 OOM 的问题,而 JDK 1.8 及之后,使用的是元空间存放在本地内存中的方式来替代永久代的,这样就降低了 OOM 发生的可能性,也是 JRockit 和 HotSpot 融合之后的改动之一。

参考 & 鸣谢

作者:Java中文社群
链接:https://juejin.cn/post/7199299945085337657

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