java元空间metaspace内存溢出排查方法总结

这个java.lang.OutOfMemoryError：Metaspace表示为Java类元数据分配的本机内存量已被耗尽。即我们经常遇到的 java metaspace 内存溢出问题。

在Java8和更高版本中，分配给Java类的最大内存量（MaxMetaspaceSize）默认是不受限制的，因此在大多数情况下不需要更改此设置。另一方面，如果您想限制Java类的内存，可以按照如下方式设置：

java -XX:MaxMetaspaceSize=3200m

问题是-XX:MaxMetaspaceSize只是一个上限。当前的元空间大小（即已提交）将更小。事实上，有一个名为MaxMetaspaceFreeRatio（默认值为70%）的设置，这意味着元空间的实际大小永远不会超过其占用率的230%。

为了让它首先增长，它必须填满，强制垃圾回收来释放对象，只有当它不能达到MinMetaspaceFreeRatio（默认值为40%）的目标时，它才会扩展当前的元空间。然而，这不能超过GC循环后入住率的230%。

Java HotSpotVM如何管理元空间数据

java hotspot按如下方式管理用于元数据的空间：从操作系统请求空间，然后将空间分成块。类装入器从其块中为元数据分配空间。

类元数据在相应的Java类被卸载并且其块被回收以供重用或返回给操作系统时释放。Java类是由于垃圾收集而卸载的，为了卸载类和释放类元数据，可能会触发垃圾收集。当为类元数据提交的空间达到某个阈值（高水位线）时，将触发垃圾回收。

垃圾收集之后，根据从类元数据中释放的空间量，可以提高或降低高水位线。如果回收后的剩余空间还是不够用就会报 metaspace outofmemory 的错误提示。

使用 jstat 命令检查元空间容量

监视元空间大小的最简单方法是使用JDK中提供的jstat工具。当与选项-gcmetacapacity一起使用时，它提供以下信息：

jstat -gcmetacapacity (PID)  

比如下面的配置：

 MCMN       MCMX        MC       CCSMN      CCSMX       CCSC     YGC   FGC    FGCT    CGC    CGCT       
       0.0   374784.0   140360.0        0.0   253952.0    21168.0    23     0    0.000     6    0.046

下面是对标签的描述：

• 最小元空间容量（kB）。
• 最大元空间容量（kB）。
• MC：元空间容量（kB）。
• 压缩类空间最小容量（kB）。
• 压缩类空间最大容量（kB）。
• YGC：年轻一代GC事件的数量。
• FGC：完整GC事件数。
• FGCT：完整的垃圾收集时间。
• GCT：总垃圾收集时间。

其他选项包括参数-gcutil:

jstat -gcutil (PID) | awk '{print($5)}' 

这将以空间当前容量的百分比打印元空间利用率。

从 Heap Dump 堆转储查询元空间

可以通过堆转储执行进一步的检查：

然后，如果您查看了OQL控制台，就可以执行OQL查询来对您的类执行即席分析。例如，通过执行以下查询，可以从每个类加载器加载一个类列表：

select map(sort(map(heap.objects('java.lang.ClassLoader'), '{loader: it, count: it.classes.elementCount }'), 'lhs.count < rhs.count'), 'toHtml(it) + "
"')

这是一个宝贵的提示，可以用来确定类加载器是否正在加载越来越多的类。

使用Java本机内存跟踪监视元空间大小

监视元数据确切数量的一个好方法是使用NativeMemoryTracking，可以通过以下设置添加：

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:NativeMemoryTracking=detail -XX:+PrintNMTStatistics

启用本机内存跟踪后，可以使用以下命令请求JVM内存使用情况报告：

jcmd <pid> VM.native_memory

如果检查jcmd输出，您将在底部找到内部（提交）部分中提交/使用的本机内存量

本机内存跟踪：

Total: reserved=1334532KB, committed=369276KB
-                 Java Heap (reserved=524288KB, committed=132096KB)
                            (mmap: reserved=524288KB, committed=132096KB)
 
-                     Class (reserved=351761KB, committed=112629KB)
                            (classes #19111)
                            (  instance classes #17977, array classes #1134)
                            (malloc=3601KB #66765)
                            (mmap: reserved=348160KB, committed=109028KB)
                            (  Metadata:   )
                            (    reserved=94208KB, committed=92824KB)
                            (    used=85533KB)
                            (    free=7291KB)
                            (    waste=0KB =0.00%)
                            (  Class space:)
                            (    reserved=253952KB, committed=16204KB)
                            (    used=12643KB)
                            (    free=3561KB)
                            (    waste=0KB =0.00%)

在以Metaspace开头的行中，used值是用于加载类的空间量。committed值是可用于块的空间量。保留值是为元数据保留（但不一定要提交）的空间量。

还可以使用阿里开源的Arthas在线诊断工具来排查metaspace元空间内存溢出的问题：https://javakk.com/160.html