Java中的元數據GC閾值

1. 概述

垃圾收集是 Java 運行時系統識別並刪除內存中未引用對象的過程。它通過清除未引用的對象、臨時對象、未使用的元數據等在管理內存中發揮著關鍵作用。

在本教程中，我們將探討Metaspace和Metadata GC Threshold ，以及如何調整它們的參數。

2. 元數據

元數據包含有關**堆中對象的信息**，包括它們的類定義、方法表和相關信息。根據 Java 的版本，JVM 將此數據存儲在永久代或Metaspace中。

JVM 依賴此信息來執行類加載、字節碼驗證和動態綁定等任務。

3. PermGen和Metaspace

從 Java 8 開始，JVM 用內存中一個稱為Metaspace的新區域替換了永久代或PermGen ，用於存儲元數據。

PermGen是一個固定大小的內存區域，與主堆分開，用於存儲 JVM 加載的類和方法的元數據。它有一個固定的最大大小，一旦滿了，JVM 將拋出OutOfMemoryError 。

Metaspace的大小不固定，可以動態增長，具體取決於應用程序中元數據的數量。 Metaspace與主堆分開存在於本機內存（進程內存）的一段中。它的大小僅受主機操作系統設置的約束的限制。

4. Metadata GC Threshold

在Java中，當我們創建一個帶有元數據的對象時，它就像任何其他對像一樣佔用內存空間。 JVM 需要此元數據來執行各種任務。與常規對像不同，元數據在達到某個閾值之前不會進行垃圾回收。

隨著 Java 程序執行期間動態加載更多類， Metaspace就會被填滿。

JVM 維護Metaspace內容大小的閾值，當特定分配不符合該閾值時，它會觸發Metadata GC Threshold垃圾收集週期。

5.元數據的JVM參數

我們可以使用-XX:+PrintClassHistogram和-XX:+PrintMetaspaceStatistics等 JVM 標誌來收集有關使用大量元數據內存的類的信息，並打印有關Metaspace統計信息，例如用於類元數據的空間量。

使用這些信息，我們可以優化我們的代碼，以提高Metaspace和垃圾收集週期的使用。此外，我們還可以調整與etaspace.

讓我們看一下用於調整元數據和Metaspace.

5.1 . -XX:MetaspaceSize=<size>

此參數有助於設置為類元數據分配的初始空間量（初始高水位線）（以字節為單位），這可能會導致垃圾收集卸載類。該數量是近似值，這意味著 JVM 也可以決定增加或減少Metaspace的大小。

此參數的較大值可確保垃圾收集發生的頻率較低。該參數的默認值取決於平台，範圍從 12 MB 到大約 20 MB。

例如，我們可以將其設置為 128 MB：

-XX:MetaspaceSize=128m

5.2. -XX:MaxMetaspaceSize=<size>

此參數設置Metaspace的最大大小，超過該大小將引發OutOfMemory錯誤。該標誌限制為類元數據分配的空間量，並且分配給該參數的值是近似值。

默認情況下，沒有設置限制，這意味著Metaspace可以增長到可用本機內存的大小。

作為示例，我們將其設置為 100 MB：

‑XX:MaxMetaSpaceSize=100m

5.3. -XX:+UseCompressedClassPointers

此功能旨在通過壓縮對象引用來減少 64 位 Java 應用程序的內存佔用。當此參數設置為true時，JVM 將使用類元數據的壓縮指針，這允許 JVM 對類相關數據使用 32 位尋址，而不是完整的 64 位指針。

這種優化在 64 位體系結構上變得特別有價值，因為它減少了類元數據的內存使用量以及對象引用所需的內存，從而有可能提高應用程序的整體性能。

壓縮類指針將類空間分配與非類空間分配分開。因此，我們有兩個全局Metaspace上下文：一個保存Klass結構的分配（壓縮類空間），另一個保存其他所有內容（非類元Metaspace ）。

需要注意的是，在最新版本的 JVM 中，運行 64 位 Java 應用程序時通常會默認啟用該標誌，因此我們通常不需要顯式設置該標誌。

5.4. -XX:+UseCompressedOops

此 JVM 標誌啟用或禁用 64 位 JVM 中 Java 對象的壓縮指針的使用。當該參數設置為true時，JVM將使用壓縮指針，這意味著對象引用將使用32位指針而不是完整的64位指針。

使用壓縮指針，只能尋址較小範圍的內存。這迫使 JVM 使用較小的指針並節省內存。

六，結論

在本文中，我們探討了元數據和Metaspace的概念。

我們探討了觸發Metadata GC Threshold的原因。此外，我們還了解了Metadata GC Threshold以及可用於調整Metaspace和優化垃圾收集週期的不同 JVM 參數。