【Java内存溢出】系列(4/8):Metaspace

本篇是Java内存溢出系列第4小篇。

1.OutOfMemoryError之Java heap space

2.OutOfMemoryError之GC overhead limit exceeded

3.OutOfMemoryError之Permgen space

4.OutOfMemoryError之Metaspace

5.OutOfMemoryError之Unable to create new native thread

6.OutOfMemoryError之Out of swap space?

7.OutOfMemoryError之Requested array size exceeds VM limit

8.OutOfMemoryError之Kill process or sacrifice child

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:

【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:

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。

解决方案

如果抛出与 Metaspace 有关的 OutOfMemoryError , 第一解决方案是增加 Metaspace 的大小. 使用下面这样的启动参数:

-XX:MaxMetaspaceSize=512m

这里将 Metaspace 的最大值设置为 512MB, 如果没有用完, 就不会抛出 OutOfMemoryError

有一种看起来很简单的方案, 是直接去掉 Metaspace 的大小限制。 但需要注意, 不限制Metaspace内存的大小, 假若物理内存不足, 有可能会引起内存交换(swapping), 严重拖累系统性能。 此外,还可能造成native内存分配失败等问题。

在现代应用集群中,宁可让应用节点挂掉, 也不希望其响应缓慢。

如果不想收到报警, 可以像鸵鸟一样, 把 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 错误信息隐藏起来。 但这不能真正解决问题, 只会推迟问题爆发的时间。 如果确实存在内存泄露, 请参考前面的文章, 认真寻找解决方案。

本文是全系列中第4 / 8篇:java内存溢出系列

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