java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

最近，我在推广我的个人微信公众号：。我发现当我认认真真写技术文章的时候，看的人并不多。当我写热点事件，或者科技新闻后发现阅读量又大幅的提升。于是，我就得出一个结论：技术越深的文章看的人越深；技术中等的次之；技术偏初级的看的人最多！这是为什么呢？原因很简单。这就和买房子一样啊，普通商品房买的人最多，复式套房要少一点，别墅再少一点。写的越深的文章，专家的文章就相当于别墅啊！你说是不是？

好了，言归正传，我们今天来说说 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 错误。

没看过前面文章的网友，可以看看我的深入理解 JVM OutOfMemoryError 系列文章：

• 为什么会产生 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误以及如何解决？
• 详解 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 错误！
• 详解 java.lang.OutOfMemoryError: Permgen space 错误！

Metaspace 这个东西是在 JDK8 后才有的。Java 8 彻底将永久代 (PermGen) 移除出了 HotSpot JVM，将其原有的数据迁移至 Java Heap 或 Metaspace。

PermGen 永久代中用于存放类和方法的元数据以及常量池，比如 Class 和 Method 等。永久代是有大小限制的，因此如果加载的类太多，很有可能导致永久代内存溢出，即万恶的 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen ，为此我们不得不对虚拟机做调优。

所以 java 8 中 PermGen 最终被移除，方法区移至 Metaspace，字符串常量移至 Java Heap。

Metaspace 的大小值, 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 错误所表达的信息就是元数据区(Metaspace) 已被用满。

由于方法区被移至 Metaspace，所以 Metaspace 的使用量与 JVM 加载到内存中的 class 数量/大小有关。可以明确的说 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。

下面我们再使用 javassist 工具加载一些 class 到 Metaspace 中，演示一个 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 错误！

public class Metaspace {
  static javassist.ClassPool cp = javassist.ClassPool.getDefault();
  // ：www.xttblog.com
  public static void main(String[] args) throws Exception{
    for (int i = 0; ; i++) { 
      Class c = cp.makeClass("com.xttblog.demo.Generated" + i).toClass();
    }
  }
}

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。

如果抛出与 Metaspace 有关的 OutOfMemoryError，第一解决方案是增加 Metaspace 的大小。

-XX:MaxMetaspaceSize=512m

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。

除此之外，VisualVM、jstat、jstack 都可以监测 Metaspace 的动态。

与 Metaspace 相关的还有 4 新增的 JVM 参数：

• -XX:MetaspaceSize 是分配给类元数据空间（以字节计）的初始大小(Oracle逻辑存储上的初始高水位，the initial high-water-mark )，此值为估计值。MetaspaceSize的值设置的过大会延长垃圾回收时间。垃圾回收过后，引起下一次垃圾回收的类元数据空间的大小可能会变大。
• -XX:MaxMetaspaceSize 是分配给类元数据空间的最大值，超过此值就会触发Full GC，此值默认没有限制，但应取决于系统内存的大小。JVM会动态地改变此值。
• -XX:MinMetaspaceFreeRatio 表示一次GC以后，为了避免增加元数据空间的大小，空闲的类元数据的容量的最小比例，不够就会导致垃圾回收。
• -XX:MaxMetaspaceFreeRatio 表示一次GC以后，为了避免增加元数据空间的大小，空闲的类元数据的容量的最大比例，不够就会导致垃圾回收。

参考资料

• https://plumbr.eu/outofmemoryerror/permgen-space
• Metaspace in Java 8
• What is the use of Metaspace in Java 8? – StackOverflow
• About G1 Garbage Collector, Permanent Generation and Metaspace
• JEP 122: Remove the Permanent Generation
• PermGen elimination in JDK 8 – StackOverflow

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