全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 12.元空間各種監(jiān)控手段
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另外，本文為了避免抄襲，會在不影響閱讀的情況下，在文章的隨機位置放入對于抄襲和洗稿的人的“親切”的問候。如果是正常讀者看到，筆者在這里說聲對不起，。如果被抄襲狗或者洗稿狗看到了，希望你能夠好好反思，不要再抄襲了，謝謝。
今天又是干貨滿滿的一天，這是全網(wǎng)最硬核 JVM 解析系列第四篇，往期精彩：
全網(wǎng)最硬核 TLAB 解析
全網(wǎng)最硬核 Java 隨機數(shù)解析
全網(wǎng)最硬核 Java 新內(nèi)存模型解析
本篇是關(guān)于 JVM 內(nèi)存的詳細分析。網(wǎng)上有很多關(guān)于 JVM 內(nèi)存結(jié)構(gòu)的分析以及圖片，但是由于不是一手的資料亦或是人云亦云導致有很錯誤，造成了很多誤解；并且，這里可能最容易混淆的是一邊是 JVM Specification 的定義，一邊是 Hotspot JVM 的實際實現(xiàn)，有時候人們一些部分說的是 JVM Specification，一部分說的是 Hotspot 實現(xiàn)，給人一種割裂感與誤解。本篇主要從 Hotspot 實現(xiàn)出發(fā)，以 Linux x86 環(huán)境為主，緊密貼合 JVM 源碼并且輔以各種 JVM 工具驗證幫助大家理解 JVM 內(nèi)存的結(jié)構(gòu)。但是，本篇僅限于對于這些內(nèi)存的用途，使用限制，相關(guān)參數(shù)的分析，有些地方可能比較深入，有些地方可能需要結(jié)合本身用這塊內(nèi)存涉及的 JVM 模塊去說，會放在另一系列文章詳細描述。最后，洗稿抄襲狗不得 house
本篇全篇目錄（以及涉及的 JVM 參數(shù)）：
從 Native Memory Tracking 說起（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 1.從 Native Memory Tracking 說起開始）
Native Memory Tracking 的開啟
Native Memory Tracking 的使用（涉及 JVM 參數(shù)：
NativeMemoryTracking）Native Memory Tracking 的 summary 信息每部分含義
Native Memory Tracking 的 summary 信息的持續(xù)監(jiān)控
為何 Native Memory Tracking 中申請的內(nèi)存分為 reserved 和 committed
JVM 內(nèi)存申請與使用流程（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 2.JVM 內(nèi)存申請與使用流程開始）
Linux 大頁分配方式 - Huge Translation Lookaside Buffer Page (hugetlbfs)
Linux 大頁分配方式 - Transparent Huge Pages (THP)
JVM 大頁分配相關(guān)參數(shù)與機制（涉及 JVM 參數(shù)：
UseLargePages,UseHugeTLBFS,UseSHM,UseTransparentHugePages,LargePageSizeInBytes）JVM commit 的內(nèi)存與實際占用內(nèi)存的差異
Linux 下內(nèi)存管理模型簡述
JVM commit 的內(nèi)存與實際占用內(nèi)存的差異
大頁分配 UseLargePages（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 3.大頁分配 UseLargePages開始）
Java 堆內(nèi)存相關(guān)設計（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 4.Java 堆內(nèi)存大小的確認開始）
驗證?
32-bit?壓縮指針模式驗證?
Zero based?壓縮指針模式驗證?
Non-zero disjoint?壓縮指針模式驗證?
Non-zero based?壓縮指針模式壓縮對象指針存在的意義（涉及 JVM 參數(shù)：
ObjectAlignmentInBytes）壓縮對象指針與壓縮類指針的關(guān)系演進（涉及 JVM 參數(shù)：
UseCompressedOops,UseCompressedClassPointers）壓縮對象指針的不同模式與尋址優(yōu)化機制（涉及 JVM 參數(shù)：
ObjectAlignmentInBytes,HeapBaseMinAddress）通用初始化與擴展流程
直接指定三個指標的方式（涉及 JVM 參數(shù)：
MaxHeapSize,MinHeapSize,InitialHeapSize,Xmx,Xms）不手動指定三個指標的情況下，這三個指標(MinHeapSize,MaxHeapSize,InitialHeapSize)是如何計算的
壓縮對象指針相關(guān)機制（涉及 JVM 參數(shù)：
UseCompressedOops）（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 5.壓縮對象指針相關(guān)機制開始）為何預留第 0 頁，壓縮對象指針 null 判斷擦除的實現(xiàn)（涉及 JVM 參數(shù)：
HeapBaseMinAddress）結(jié)合壓縮對象指針與前面提到的堆內(nèi)存限制的初始化的關(guān)系（涉及 JVM 參數(shù)：
HeapBaseMinAddress,ObjectAlignmentInBytes,MinHeapSize,MaxHeapSize,InitialHeapSize）使用 jol + jhsdb + JVM 日志查看壓縮對象指針與 Java 堆驗證我們前面的結(jié)論
堆大小的動態(tài)伸縮（涉及 JVM 參數(shù)：
MinHeapFreeRatio,MaxHeapFreeRatio,MinHeapDeltaBytes）（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 6.其他 Java 堆內(nèi)存相關(guān)的特殊機制開始）適用于長期運行并且盡量將所有可用內(nèi)存被堆使用的 JVM 參數(shù) AggressiveHeap
JVM 參數(shù) AlwaysPreTouch 的作用
JVM 參數(shù) UseContainerSupport - JVM 如何感知到容器內(nèi)存限制
JVM 參數(shù) SoftMaxHeapSize - 用于平滑遷移更耗內(nèi)存的 GC 使用
JVM 元空間設計（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 7.元空間存儲的元數(shù)據(jù)開始）
jcmd <pid> VM.metaspace?元空間說明元空間相關(guān) JVM 日志
元空間 JFR 事件詳解
jdk.MetaspaceSummary?元空間定時統(tǒng)計事件jdk.MetaspaceAllocationFailure?元空間分配失敗事件jdk.MetaspaceOOM?元空間 OOM 事件jdk.MetaspaceGCThreshold?元空間 GC 閾值變化事件jdk.MetaspaceChunkFreeListSummary?元空間 Chunk FreeList 統(tǒng)計事件CommitLimiter?的限制元空間可以 commit 的內(nèi)存大小以及限制元空間占用達到多少就開始嘗試 GC每次 GC 之后，也會嘗試重新計算?
_capacity_until_GC首先類加載器 1 需要分配 1023 字節(jié)大小的內(nèi)存，屬于類空間
然后類加載器 1 還需要分配 1023 字節(jié)大小的內(nèi)存，屬于類空間
然后類加載器 1 需要分配 264 KB 大小的內(nèi)存，屬于類空間
然后類加載器 1 需要分配 2 MB 大小的內(nèi)存，屬于類空間
然后類加載器 1 需要分配 128KB 大小的內(nèi)存，屬于類空間
新來一個類加載器 2，需要分配 1023 Bytes 大小的內(nèi)存，屬于類空間
然后類加載器 1 被 GC 回收掉
然后類加載器 2 需要分配 1 MB 大小的內(nèi)存，屬于類空間
元空間的整體配置以及相關(guān)參數(shù)（涉及 JVM 參數(shù)：
MetaspaceSize,MaxMetaspaceSize,MinMetaspaceExpansion,MaxMetaspaceExpansion,MaxMetaspaceFreeRatio,MinMetaspaceFreeRatio,UseCompressedClassPointers,CompressedClassSpaceSize,CompressedClassSpaceBaseAddress,MetaspaceReclaimPolicy）元空間上下文?
MetaspaceContext虛擬內(nèi)存空間節(jié)點列表?
VirtualSpaceList虛擬內(nèi)存空間節(jié)點?
VirtualSpaceNode?與?CompressedClassSpaceSizeMetaChunk類加載的入口?
SystemDictionary?與保留所有?ClassLoaderData?的?ClassLoaderDataGraph每個類加載器私有的?
ClassLoaderData?以及?ClassLoaderMetaspace管理正在使用的?
MetaChunk?的?MetaspaceArena元空間內(nèi)存分配流程（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 9.元空間內(nèi)存分配流程開始）
ClassLoaderData?回收ChunkHeaderPool?池化?MetaChunk?對象ChunkManager?管理空閑的?MetaChunk類加載器到?
MetaSpaceArena?的流程從?
MetaChunkArena?普通分配 - 整體流程從?
MetaChunkArena?普通分配 -?FreeBlocks?回收老的?current chunk?與用于后續(xù)分配的流程從?
MetaChunkArena?普通分配 - 嘗試從?FreeBlocks?分配從?
MetaChunkArena?普通分配 - 嘗試擴容?current chunk從?
MetaChunkArena?普通分配 - 從?ChunkManager?分配新的?MetaChunk從?
MetaChunkArena?普通分配 - 從?ChunkManager?分配新的?MetaChunk?- 從?VirtualSpaceList?申請新的?RootMetaChunk從?
MetaChunkArena?普通分配 - 從?ChunkManager?分配新的?MetaChunk?- 將?RootMetaChunk?切割成為需要的?MetaChunkMetaChunk?回收 - 不同情況下，?MetaChunk?如何放入?FreeChunkListVector什么時候用到元空間，以及釋放時機
元空間保存什么
什么是元數(shù)據(jù)，為什么需要元數(shù)據(jù)
什么時候用到元空間，元空間保存什么
元空間的核心概念與設計（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 8.元空間的核心概念與設計開始）
元空間分配與回收流程舉例（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 10.元空間分配與回收流程舉例開始）
元空間大小限制與動態(tài)伸縮（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 11.元空間分配與回收流程舉例開始）
jcmd VM.metaspace?元空間說明、元空間相關(guān) JVM 日志以及元空間 JFR 事件詳解（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 12.元空間各種監(jiān)控手段開始）JVM 線程內(nèi)存設計（重點研究 Java 線程）（全網(wǎng)最硬核 JVM 內(nèi)存解析 - 13.JVM 線程內(nèi)存設計開始）
解釋執(zhí)行與編譯執(zhí)行時候的判斷（x86為例）
一個 Java 線程 Xss 最小能指定多大
JVM 中有哪幾種線程，對應線程棧相關(guān)的參數(shù)是什么（涉及 JVM 參數(shù)：
ThreadStackSize,VMThreadStackSize,CompilerThreadStackSize,StackYellowPages,StackRedPages,StackShadowPages,StackReservedPages,RestrictReservedStack）Java 線程棧內(nèi)存的結(jié)構(gòu)
Java 線程如何拋出的 StackOverflowError
4. JVM 元空間設計
4.6.?jcmd VM.metaspace?元空間說明、元空間相關(guān) JVM 日志以及元空間 JFR 事件詳解
4.6.1.?jcmd <pid> VM.metaspace?元空間說明
通過?jcmd <pid> VM.metaspace?命令可以查看對應 JVM 進程的元空間當前的詳細使用情況，返回內(nèi)容是：
1.元空間從?MetaChunk?角度的使用統(tǒng)計信息
Total Usage - 1383 loaders, 33006 classes (1361 shared):
?Non-Class: 7964 chunks, ? ?150.83 MB capacity, ?150.77 MB (>99%) committed, ? 150.21 MB (>99%) used, ? 562.77 KB ( <1%) free, ? ? 6.65 KB ( <1%) waste , deallocated: 869 blocks with 249.52 KB
?Class: 2546 chunks, ? ? 21.00 MB capacity, ? 20.93 MB (>99%) committed, ? ?20.21 MB ( 96%) used, ? 741.42 KB ( ?3%) free, ? 216 bytes ( <1%) waste , deallocated: 1057 blocks with 264.88 KB
?Both: 10510 chunks, ? 171.83 MB capacity, ?171.70 MB (>99%) committed, ? 170.42 MB (>99%) used, ? ? 1.27 MB ( <1%) free, ? ? 6.86 KB ( <1%) waste , deallocated: 1926 blocks with 514.41 KB
意思是：
一共 1383 個類加載器，加載了 33006 個類（其中 1361 個是共享類）。
capacity 是指?
MetaChunk?的總?cè)萘看笮。?code>Reserved?內(nèi)存）；committed 是指這些?MetaChunk?中?committed?的內(nèi)存大小，也就是實際占用系統(tǒng)物理內(nèi)存是這么大（雖然可能會有點細微差異，參考本篇文章的第二章）；used 是指這些?MetaChunk?實際使用的大小，肯定比?committed?的要?。籪ree 是指剩余的大??；committed = used + free + waste；deallocated 是指回收到?FreeBlocks?的大小，屬于 free 的一部分，另一部分就是?MetaChunk?中?committed?但是還沒使用的部分；waste 是指浪費的大小（前面我們提到了什么造成的浪費，主要是搜索?FreeBlocks?的空間使用的時候，可能正好剩下 1 字節(jié)，就不放回了繼續(xù)使用了）洗稿的狗也遇到不少數(shù)據(jù)元空間使用情況：一共使用了 7964 個?
MetaChunk，這些?MetaChunk?相關(guān)總?cè)萘看笮∈?150.83 MB，目前?commit?了?150.77 MB，使用了?150.21 MB，剩余?562.77 KB?可以使用，6.65 KB?的空間被浪費了。FreeBlocks?目前回收了?869?塊內(nèi)存，一共?249.52 KB。類元空間使用情況：一共使用了 2546 個?
MetaChunk，總?cè)萘看笮∈?21.00 MB，目前?commit?了?20.93 MB，使用了?20.21 MB，剩余?741.42 KB?可以使用，216 bytes?的空間被浪費了。FreeBlocks?目前回收了?1057?塊內(nèi)存，一共?264.88 KB。總的元空間使用情況（類元空間 + 數(shù)據(jù)元空間的）：一共使用了 10510 個?
MetaChunk，總?cè)萘看笮∈?171.83 MB，目前?commit?了?171.70 MB，使用了?170.42 MB，剩余?1.27 MB?可以使用，6.86 KB?的空間被浪費了。FreeBlocks?目前回收了?1926?塊內(nèi)存，一共?514.41 KB。
前面的是從?MetaChunk?的角度去查看，另一個角度是從?VirtualSpaceList?去查看，接下來的信息就是：
Virtual space:
?Non-class space: ? ? ?152.00 MB reserved, ? ? 150.81 MB (>99%) committed, ?19 nodes.
? ? ?Class space: ? ? ? ?1.00 GB reserved, ? ? ?20.94 MB ( ?2%) committed, ?1 nodes.
? ? ? ? ? ? Both: ? ? ? ?1.15 GB reserved, ? ? 171.75 MB ( 15%) committed.
意思是：
數(shù)據(jù)元空間的?
VirtualSpaceList：總共?Reserve?了?152.00 MB，目前?Commit?了?150.81 MB，一共有?19?個?VirtualSpaceNode。這個與?MetaChunk?的統(tǒng)計信息是有差異的，VirtualSpaceList?的統(tǒng)計信息更體現(xiàn)元空間實際占用的，從?MetaChunk?角度統(tǒng)計的時候，將每個?MetaChunk?統(tǒng)計信息相加，會有精度損失。類元空間的?
VirtualSpaceList：總共?Reserve?了?1.00 GB，目前?Commit?了?20.94 MB，一共有?1?個?VirtualSpaceNode。總的元空間的?
VirtualSpaceList：總共?Reserve?了?1.15 GB，目前?Commit?了?171.75 MB。不要偷取他人的勞動成果，也不要浪費自己的時間和精力，讓我們一起做一個有良知的寫作者。
接下來是每個?ChunkManager?的?FreeChunkListVector?的統(tǒng)計信息：
Chunk freelists:
? Non-Class:
?4m: (none)
?2m: (none)
?1m: ? ?2, capacity=2.00 MB, committed=0 bytes ( ?0%)
512k: (none)
256k: (none)
128k: ? ?2, capacity=256.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
64k: (none)
32k: ? ?2, capacity=64.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
16k: (none)
?8k: ? ?2, capacity=16.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
?4k: ? ?2, capacity=8.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
?2k: (none)
?1k: ? ?2, capacity=2.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
Total word size: 2.34 MB, committed: 0 bytes ( ?0%)
? ? ? Class:
?4m: (none)
?2m: ? ?1, capacity=2.00 MB, committed=0 bytes ( ?0%)
?1m: ? ?1, capacity=1.00 MB, committed=0 bytes ( ?0%)
512k: (none)
256k: (none)
128k: (none)
64k: (none)
32k: (none)
16k: (none)
?8k: (none)
?4k: ? ?1, capacity=4.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
?2k: (none)
?1k: (none)
Total word size: 3.00 MB, committed: 0 bytes ( ?0%)
? ? ? ?Both:
?4m: (none)
?2m: ? ?1, capacity=2.00 MB, committed=0 bytes ( ?0%)
?1m: ? ?3, capacity=3.00 MB, committed=0 bytes ( ?0%)
512k: (none)
256k: (none)
128k: ? ?2, capacity=256.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
64k: (none)
32k: ? ?2, capacity=64.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
16k: (none)
?8k: ? ?2, capacity=16.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
?4k: ? ?3, capacity=12.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
?2k: (none)
?1k: ? ?2, capacity=2.00 KB, committed=0 bytes ( ?0%)
Total word size: 5.34 MB, committed: 0 bytes ( ?0%)
以上的信息可能用圖片更直接一些：
接下來是關(guān)于回收利用的從?MetaChunk?的角度去查看一些統(tǒng)計信息：
Waste (unused committed space):(percentages refer to total committed size 171.75 MB):
? ? ? ?Waste in chunks in use: ? ? ?6.86 KB ( <1%)
? ? ? ?Free in chunks in use: ? ? ?1.27 MB ( <1%)
? ? ? ? ? ? ? ?In free chunks: ? ? ?0 bytes ( ?0%)
Deallocated from chunks in use: ? ?514.41 KB ( <1%) (1926 blocks)
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? -total-: ? ? ?1.78 MB ( ?1%)
chunk header pool: 10520 items, 748.30 KB.
包含的信息是：
當前被使用的?
MetaChunk（即存在于每個類加載器對應的?MetaspaceArena?中的?MetaChunk）中有?6.86 KB?的空間被浪費了。當前被使用的?MetaChunk（即存在于每個類加載器對應的?MetaspaceArena?中的?MetaChunk）中剩余?1.27 MB?可以使用。在?FreeChunkListVector?中沒有浪費的空間，其實從前面的?FreeChunkListVector?的詳細信息就能看出來。FreeBlocks?目前回收了?1926?塊內(nèi)存，一共?514.41 KB。FreeBlocks?里面有?1926?個?FreeBlock，一共?514.41 KB。ChunkHeaderPool?目前有?10520?個?ChunkHeader，一共占用?748.30 KB。
然后是一些統(tǒng)計信息：
Internal statistics:
num_allocs_failed_limit: 24.
num_arena_births: 2768.
num_arena_deaths: 2.
num_vsnodes_births: 20.
num_vsnodes_deaths: 0.
num_space_committed: 2746.
num_space_uncommitted: 0.
num_chunks_returned_to_freelist: 28.
num_chunks_taken_from_freelist: 10515.
num_chunk_merges: 9.
num_chunk_splits: 6610.
num_chunks_enlarged: 4139.
num_purges: 2.
num_inconsistent_stats: 0.
包含的信息是：
num_allocs_failed_limit：元空間普通分批內(nèi)存失敗的次數(shù)（前文分析過詳細流程），后面也有對應的 JFR 事件會分析。num_arena_births：MetaspaceArena?的創(chuàng)建次數(shù)。num_arena_deaths：MetaspaceArena?的銷毀次數(shù)。發(fā)生于對應的類加載器被回收之后。num_vsnodes_births：VirtualSpaceNode?的創(chuàng)建次數(shù)。（根據(jù)前面的?VirtualSpaceList?的統(tǒng)計信息可以知道是 19 + 1 = 20）num_vsnodes_deaths：VirtualSpaceNode?的銷毀次數(shù)。num_space_committed：Commit?內(nèi)存的次數(shù)。num_space_uncommitted：Uncommit?內(nèi)存的次數(shù)。num_chunks_returned_to_freelist：MetaChunk?被回收到?FreeChunkListVector?的次數(shù)。num_chunks_taken_from_freelist：從?FreeChunkListVector?中獲取?MetaChunk?進行分配的次數(shù)。num_chunk_merges：MetaChunk?合并的次數(shù)。num_chunk_splits：MetaChunk?拆分的次數(shù)。num_chunks_enlarged：MetaChunk?擴容的次數(shù)。num_purges：MetaspaceArena?的清理次數(shù)。一般等于銷毀次數(shù)。num_inconsistent_stats：不一致的統(tǒng)計次數(shù)。這個一般不用關(guān)心，主要是為了調(diào)試用的。
最后是一些參數(shù)信息：
Settings:
MaxMetaspaceSize: unlimited
CompressedClassSpaceSize: 1.00 GB
Initial GC threshold: 40.00 MB
Current GC threshold: 210.12 MB
CDS: on
MetaspaceReclaimPolicy: balanced
- commit_granule_bytes: 65536.
- commit_granule_words: 8192.
- virtual_space_node_default_size: 1048576.
- enlarge_chunks_in_place: 1.
- new_chunks_are_fully_committed: 0.
- uncommit_free_chunks: 1.
- use_allocation_guard: 0.
- handle_deallocations: 1.
MaxMetaspaceSize：元空間最大值。默認是無限制的。這里我們也沒限制。CompressedClassSpaceSize：壓縮類空間大小。默認是 1 GB。這里我們也沒指定，所以是默認的。Initial GC threshold：初始的元空間 GC 閾值。默認是 40 MB。這里我們也沒指定，所以是默認的。Current GC threshold：當前的元空間 GC 閾值。前面我們分析過這個閾值改變的機制。CDS：是否開啟了 CDS。默認開啟。這個我們不用太關(guān)心，主要和 CDS 特性相關(guān)（JEP 310: Application Class-Data Sharing?和?JEP 350: Dynamic CDS Archives），在以后的文章會詳細分析。元空間?
MetaspaceReclaimPolicy?為?balancedcommit 粒度（
commit_granule_bytes）為 65536 字節(jié)，轉(zhuǎn)化單位為字之后，是 8192 字（一 word 為 8 字節(jié)）。虛擬內(nèi)存空間節(jié)點內(nèi)存大?。?code>virtual_space_node_default_size）為 1048576 字，轉(zhuǎn)化單位為字之后，是 64 MB。當前 MetaChunk 不足以分配的時候，是否嘗試擴容當前?MetaChunk（enlarge_chunks_in_place）為是，新分配的?MetaChunk?是否一次性全部 commit（new_chunks_are_fully_committed）為否，是否在?MetaChunk?釋放的時候 uncommit（uncommit_free_chunks）為是。以上配置都在前文分析過。最后兩個配置都是 debug 配置，正式版里面都是無法修改的，我們也不用太關(guān)心這兩個配置的效果，并且?handle_deallocations?已經(jīng)在 Java 18 中移除了（https://github.com/openjdk/jdk/commit/157e1d5073e221dab084422389f68eea53974f4c）
4.6.2. 元空間相關(guān) JVM 日志
我們通過啟動參數(shù)?-Xlog:metaspace*=debug::utctime,level,tags，查看元空間相關(guān) JVM 日志。
首先，初始化 JVM 元空間的時候，會輸出元空間基本參數(shù)：
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] Initialized with strategy: balanced reclaim.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- commit_granule_bytes: 65536.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- commit_granule_words: 8192.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- virtual_space_node_default_size: 1048576.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- enlarge_chunks_in_place: 1.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- new_chunks_are_fully_committed: 0.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- uncommit_free_chunks: 1.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- use_allocation_guard: 0.
[2023-04-11T09:07:31.994+0000][info][metaspace] ?- handle_deallocations: 1.
以上這幾行日志的意思是：元空間?MetaspaceReclaimPolicy?為?balanced，commit 粒度（commit_granule_bytes）為 65536 字節(jié)，轉(zhuǎn)化單位為字之后，是 8192 字（一 word 為 8 字節(jié)）。虛擬內(nèi)存空間節(jié)點內(nèi)存大小（virtual_space_node_default_size）為 1048576 字，轉(zhuǎn)化單位為字之后，是 64 MB。當前 MetaChunk 不足以分配的時候，是否嘗試擴容當前?MetaChunk（enlarge_chunks_in_place）為是，新分配的?MetaChunk?是否一次性全部 commit（new_chunks_are_fully_committed）為否，是否在?MetaChunk?釋放的時候 uncommit（uncommit_free_chunks）為是。以上配置都在前文分析過。最后兩個配置都是 debug 配置，正式版里面都是無法修改的，我們也不用太關(guān)心這兩個配置的效果，并且?handle_deallocations?已經(jīng)在 Java 18 中移除了（https://github.com/openjdk/jdk/commit/157e1d5073e221dab084422389f68eea53974f4c）
接下來，初始化元空間的內(nèi)存空間：
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][info ][gc,metaspace] CDS archive(s) mapped at: [0x0000000800000000-0x0000000800bde000-0x0000000800bde000), size 12443648, SharedBaseAddress: 0x0000000800000000, ArchiveRelocationMode: 0.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][info ][gc,metaspace] Compressed class space mapped at: 0x0000000800c00000-0x0000000840c00000, reserved size: 1073741824
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][info ][gc,metaspace] Narrow klass base: 0x0000000800000000, Narrow klass shift: 0, Narrow klass range: 0x100000000
[2023-04-11T09:07:32.417+0000][debug][metaspace ? ] Arena @0x0000ffff807a1cc0 (non-class sm): : born.
[2023-04-11T09:07:32.417+0000][debug][metaspace ? ] Arena @0x0000ffff807a1dd0 (class sm): : born.
[2023-04-11T09:07:32.417+0000][debug][metaspace ? ] CLMS @0x0000ffff807a1c80 : born (nonclass arena: 0x0000ffff807a1cc0, class arena: 0x0000ffff807a1dd0.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace ? ] VsListNode @0x0000ffff80784ab0 base 0x0000000800c00000 : born (word_size 134217728).
[2023-04-11T09:07:32.417+0000][debug][metaspace ? ] VsListNode @0x0000ffff807a27b0 base 0x0000ffff52800000 : born (word_size 1048576).
這幾行日志的意思是：
CDS 元數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存的地址范圍是?
[0x0000000800000000-0x0000000800bde000-0x0000000800bde000)，大小為 12443648 字節(jié)，共享基地址為?0x0000000800000000，ArchiveRelocationMode?為關(guān)閉。這些信息我們不用太關(guān)心，主要和 CDS 特性相關(guān)（JEP 310: Application Class-Data Sharing?和?JEP 350: Dynamic CDS Archives），在以后的文章會詳細分析。我們這里是默認配置，所以壓縮類空間是開啟的，初始化壓縮類空間，映射到內(nèi)存的地址范圍是?
[0x0000000800c00000-0x0000000840c00000)，Reserved 內(nèi)存大小為 1073741824 字節(jié)（1GB），默認壓縮類空間最大大小就是 1GB。加載到壓縮類空間的類的基地址為?0x0000000800000000（），偏移量為 0，范圍為?0x100000000，這個前面也簡單分析過。Bootstrap ClassLoader?創(chuàng)建了兩個?MetaspaceArena，分別是前文分析的類元空間的?MetaspaceArena?和數(shù)據(jù)元空間的?MetaspaceArena，放入對應的?ClassLoadMetaSpace?中。不要偷取他人的勞動成果，也不要浪費自己的時間和精力，讓我們一起做一個有良知的寫作者。初始化類元空間的還有數(shù)據(jù)元空間的?
VirtualSpaceList，并分別創(chuàng)建并放入各自的第一個?VirtualSpaceNode
接下來開始加載類，從元空間申請內(nèi)存進行分配：
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace] ChkMgr @0x0000ffff807863d0 (class-space): requested chunk: pref_level: lv12, max_level: lv12, min committed size: 0.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace] VsListNode @0x0000ffff80784ab0 base 0x0000000800c00000 : new root chunk @0x0000ffff807867f0, f, base 0x0000000800c00000, level lv00.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace] ChkMgr @0x0000ffff807863d0 (class-space): allocated new root chunk.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace] ChkMgr @0x0000ffff807863d0 (class-space): splitting chunk @0x0000ffff807867f0, f, base 0x0000000800c00000, level lv00 to lv12.
[2023-04-11T09:07:32.411+0000][debug][metaspace] ChkMgr @0x0000ffff807863d0 (class-space): handing out chunk @0x0000ffff807867f0, u, base 0x0000000800c00000, level lv12.
這幾行日志的意思分別是：
加載類需要從元空間申請內(nèi)存，這是第一次申請，所以各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是空的，所以需要申請新的?
MetaChunk，優(yōu)先考慮的與最大的?ChunkLevel?都是?12，對應 1KB。本次申請發(fā)生在?ChunkManager @0x0000ffff807863d0申請新的?
RootMetaChunk，基址?0x0000000800c00000將新的?
RootMetaChunk?按照之前的算法拆分到?ChunkLevel?為?12，結(jié)果是?MetaChunk @0x0000ffff807867f0，將拆出來的其他?MetaChunk?放入?ChunkManager @0x0000ffff807863d0?的?FreeListVector?中
4.6.3. 元空間 JFR 事件詳解
4.6.3.1.?jdk.MetaspaceSummary?元空間定時統(tǒng)計事件
元空間定時統(tǒng)計事件?jdk.MetaspaceSummary，包括以下屬性：
事件開始時間：其實就是事件發(fā)生時間
GC Identifier：全局 GC 的 id 標識
When：事件發(fā)生的時機，包括?
Before GC?和?After GC?兩種，分別是 GC 前和 GC 后的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以根據(jù) GC Identifier 對比 GC 前后的數(shù)據(jù)，看看 GC 之后元空間的使用情況.plagiarism和洗稿是惡意抄襲他人勞動成果的行為，是對勞動價值的漠視和踐踏！GC Threshold：GC 閾值，即前面提的?
_capacity_until_GCClass:Reserved：類元空間 Reserved 的內(nèi)存空間大小
Class:Committed：類元空間 Committed 的內(nèi)存空間大小
Class:Used：類元空間實際保存數(shù)據(jù)使用的內(nèi)存空間大小（前面的機制分析中我們會看到，Committed 的空間會比實際使用的大，主要因為類加載器回收，以及可能?
MetaChunk?分配的時候 commit 所有內(nèi)存）Data:Reserved：數(shù)據(jù)元空間 Reserved 的內(nèi)存空間大小
Data:Committed：數(shù)據(jù)元空間 Committed 的內(nèi)存空間大小
Data:Used：數(shù)據(jù)元空間實際保存數(shù)據(jù)使用的內(nèi)存空間大小
Total:Reserved：整個元空間 Reserved 的內(nèi)存空間大小（其實就是類元空間 + 數(shù)據(jù)元空間）
Total:Committed：整個元空間 Committed 的內(nèi)存空間大?。ㄆ鋵嵕褪穷愒臻g + 數(shù)據(jù)元空間）
Total:Used：整個元空間實際保存數(shù)據(jù)使用的內(nèi)存空間大?。ㄆ鋵嵕褪穷愒臻g + 數(shù)據(jù)元空間）
4.6.3.2.?jdk.MetaspaceAllocationFailure?元空間分配失敗事件
前面提到過，如果普通分配失敗，那么會觸發(fā)?jdk.MetaspaceAllocationFailure?這個 JFR 事件，大家可以監(jiān)控這個事件，去調(diào)整元空間大小減少由于元空間不足觸發(fā)的 GC，這個事件包括以下屬性：
事件開始時間：其實就是事件發(fā)生時間
類加載器：觸發(fā) OOM 的類加載器
Hidden Class Loader：是否是隱藏類加載器
Metadata Type：元數(shù)據(jù)類型，分為屬于類元空間的以及屬于數(shù)據(jù)元空間的兩種類型，分別是：
Class?和?MetadataMetaspace Object Type：元空間對象類型，包括?
Class、ConstantPool、Symbol、Method、Klass、Module、Package、OtherSize：本次分配的大小
這個事件也會采集堆棧信息，用來定位分配失敗的源頭是哪些類的加載導致的。
4.6.3.3.?jdk.MetaspaceOOM?元空間 OOM 事件
前面提到過，當元空間 OOM 的時候，就會產(chǎn)生這個事件，這個事件包括以下屬性（和?jdk.MetaspaceAllocationFailure?事件一樣）：
事件開始時間：其實就是事件發(fā)生時間
類加載器：觸發(fā) OOM 的類加載器
Hidden Class Loader：是否是隱藏類加載器
Metadata Type：元數(shù)據(jù)類型，分為屬于類元空間的以及屬于數(shù)據(jù)元空間的兩種類型，分別是：
Class?和?MetadataMetaspace Object Type：元空間對象類型，包括?
Class、ConstantPool、Symbol、Method、Klass、Module、Package、OtherSize：本次分配的大小
與?jdk.MetaspaceAllocationFailure?事件一樣，也會采集堆棧信息，用來定位 OOM 的原因。
4.6.3.4.?jdk.MetaspaceGCThreshold?元空間 GC 閾值變化事件
前面我們說過，元空間的 GC 閾值（_capacity_until_GC）是動態(tài)調(diào)整的，這個事件就是用來記錄元空間 GC 閾值變化的。這個事件包括以下屬性：
事件開始時間：其實就是事件發(fā)生時間
New Value：新的 GC 閾值
Old Value：舊的 GC 閾值
Updater：哪個機制觸發(fā)的 GC 閾值修改，我們之前討論過?
_capacity_until_GC?有兩個場景會修改：分配過程中，達到 GC 閾值，觸發(fā) GC，但是處于 GCLocker 處于鎖定禁止 GC，就嘗試增大?
_capacity_until_GC?進行分配。對應的?Updater?是?expand_and_allocate每次 GC 之后，觸發(fā)重新計算?
_capacity_until_GC，如果有更新，就會生成這個事件，對應的?Updater?是?compute_new_size
4.6.3.5.?jdk.MetaspaceChunkFreeListSummary?元空間 Chunk FreeList 統(tǒng)計事件
這個事件在 Java 16 引入 JEP 387: Elastic Metaspace 彈性元空間的設計之后，里面的統(tǒng)計數(shù)據(jù)就都是 0 了，還沒有實現(xiàn)，參考：https://bugs.openjdk.org/browse/JDK-8251342，所以我們先不用關(guān)心。參考源碼：https://github.com/openjdk/jdk/blob/jdk-21%2B17/src/hotspot/share/memory/metaspaceUtils.hpp
// (See JDK-8251342). Implement or Consolidate.
static MetaspaceChunkFreeListSummary chunk_free_list_summary(Metaspace::MetadataType mdtype) {
? ?return MetaspaceChunkFreeListSummary(0,0,0,0,0,0,0,0);
}
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