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关于后端:为什么用元空间替代永久代

jiezi

永恒代和元空间都是 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，也是目前应用范畴最宽泛的 Java 虚拟机，当咱们提到虚拟机时，大概率指的就是 HotSpot 虚拟机。

但从《Java 虚拟机标准》的层面来说，并没有所谓的“永恒代”和“元空间”等区域，详见官网文档：https://docs.oracle.com/javase/specs/jvms/se17/html/jvms-2.html#jvms-2.5。《Java 虚拟机标准》只是规定了一个区域叫“办法区（Method Area）”，而 “永恒代”和“元空间”是 HotSpot 虚拟机在不同的 JDK 版本下，对办法区的具体实现而已。这就如同，世界羽协规定羽毛球较量必须要应用羽毛球拍（办法区），而中国羽毛球运动员，第一年应用的是红双喜牌的羽毛球拍（永恒代），第二年应用的是李宁牌羽毛球拍（元空间）一样。

那么问题来了，永恒代为什么被元空间给代替了？

1. 官网答案

对于这个问题，官网在 JEP 122: Remove the Permanent Generation（移除永恒代）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粗心是：

这是 JRockit 虚拟机和 HotSpot 虚拟机交融工作的一部分。JRockit 客户不须要配置永恒层代（因为 JRockit 没有永恒代），所以要移除永恒代。

JRockit 是 Java 官网收买的一家号称史上运行最快的 Java 虚拟机厂商，之后 Java 官网在 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 改良提案。你也能够把它了解为 JDK 的更新文档。

通过官网的形容，咱们仿佛找到了答案，也就是说，之所以要勾销“永恒代”是因为 Java 官网收买了 JRockit，之后在将 JRockit 和 HotSpot 进行整合时，因为 JRockit 中没有“永恒代”，所以把永恒代给移除了。

PS：下面的那段形容如同说的曾经很分明了，但又如同什么也没说。这就好比，我问你“为什么要买车？”，你说“他人都买车了，所以我要买车”，但为什么他人要买车？

2. 背地的起因

上述给出了移除永恒代的答复，但却没有给出背地的起因，那接下来咱们就来讨论一下，为什么要移除永恒代？以及为什么要有元空间？

2.1 升高 OOM

当应用永恒代实现办法区时，永恒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，因为在程序运行时须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）。

然而，当应用元空间代替了永恒代之后，呈现 OOM 的几率就被大大降低了，因为元空间应用的是本地内存，这样元空间的大小就只和本地内存的大小无关了，从而大大降低了 OOM 的问题。

2.2 升高运维老本

因为元空间应用的是本地内存，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. 办法区发展史

在 HotSpot 虚拟机中，办法区的实现经验了以下 3 个阶段：

  1. JDK 1.6 及之前：办法区应用永恒代实现，动态变量寄存在永恒代；
  2. JDK 1.7：“去永恒代”的前置版本，还存在永恒代，不过 曾经将字符串常量池和动态变量从永恒代移到了堆上；
  3. JDK 1.8 及当前：无永恒代，应用元空间（寄存在本地内存中）实现办法区，常量保留在元空间，但字符串常量池和动态变量仍然保留在堆中。

总结

永恒代和元空间都是 HotSpot 虚拟机对《Java 虚拟机标准》中办法区的实现，在 JDK 1.8 之前 HotSpot 是应用永恒代来实现办法区的，但这样会导致 JVM 调优比拟艰难，且容易产生 OOM 的问题，而 JDK 1.8 及之后，应用的是元空间寄存在本地内存中的形式来代替永恒代的，这样就升高了 OOM 产生的可能性，也是 JRockit 和 HotSpot 交融之后的改变之一。

参考 & 鸣谢

openjdk.org/jeps/122

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