50. 什么是类卸载？为什么JDK 8的Metaspace可能导致OOM？

标准答案

类卸载（Class Unloading）是 JVM 通过垃圾回收（GC）移除 无引用的类及其元数据，以释放 元空间（Metaspace） 或 永久代（PermGen） 的内存。类卸载通常发生在 Full GC 过程中，前提是对应的 ClassLoader 及其加载的所有类实例 都不可达。

在 JDK 8 之前，类元数据存储在 永久代（PermGen），但其固定大小易引发 OOM。JDK 8 移除了永久代，引入 Metaspace，将类元数据存储在 本地内存（Native Memory），避免 JVM 内部固定大小的限制。然而，Metaspace 并不等于无限大，若未合理配置，仍可能因 类加载过多（如动态代理、热加载）导致 OOM。

答案解析

1. 什么是类卸载？

类卸载指 JVM 通过 GC 回收无用的类元数据，释放 Metaspace 内存。类卸载的前提是：

1. ClassLoader 不再被引用**（通常是自定义 ClassLoader）。
2. ClassLoader 加载的所有类实例都被回收**（即 Heap 中没有存活对象）。
3. 类对象本身无存活引用**（如 ThreadLocal 没有持有 Class）。

类卸载通常由 Full GC 触发，GC 日志中 Class unloading 表示发生了类卸载。

[Full GC (Metadata GC Threshold)  512M->256M, 0.5 secs]
Unloading class com.example.MyClass

2. JDK 8 及以后，为什么 Metaspace 可能导致 OOM？

JDK 8 移除了 PermGen，引入 Metaspace，将类元数据存放在 本地内存（Native Memory），而不是 JVM 堆（Heap）。但 Metaspace 不等于无限大，仍可能导致 OOM，主要原因包括：

1. 大量动态类加载

   • Spring、Hibernate 动态代理（CGLIB、JDK Proxy）生成大量代理类，导致 Metaspace 持续增长。
   • 反复 加载/卸载 ClassLoader，如 Tomcat 频繁热部署，导致元数据无法及时回收。

2. Metaspace 默认不受 -Xmx 限制

   • PermGen 受 -XX:MaxPermSize 限制，但 Metaspace 默认只受物理内存限制，如果不设置 MaxMetaspaceSize，可能无限增长导致 OOM。

3. 类卸载滞后

   • Full GC 触发类卸载，而 JVM 可能避免频繁 Full GC，导致 Metaspace 积累大量废弃类，最终 OOM。

3. 代码示例

以下代码演示 动态生成大量类，导致 Metaspace OOM：

import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;

public class MetaspaceOOM {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback((MethodInterceptor) (obj, method, args1, proxy) -> proxy.invokeSuper(obj, args1));
            enhancer.create();  // 创建动态代理类，持续占用 Metaspace
        }
    }

    static class OOMObject {}
}

运行参数：

-XX:MaxMetaspaceSize=10M  # 限制 Metaspace 仅 10MB

错误日志：

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

4. 如何优化 Metaspace，避免 OOM？

1. 合理设置 MaxMetaspaceSize

   • -XX:MaxMetaspaceSize=256M 限制 Metaspace 避免无限增长。
   • -XX:MetaspaceSize=128M 设置初始 Metaspace，防止频繁 GC。

2. 避免类加载泄漏

   • 检查 反复创建 ClassLoader 却不卸载 的情况，如 Tomcat 热部署。
   • 避免 ThreadLocal 持有 Class，阻止类卸载。

3. 使用 jmap、jstat 排查 Metaspace

   • jmap -clstats <pid> 查看类加载信息。
   • jstat -gcmetacapacity <pid> 监控 Metaspace 增长情况。

4. 手动触发 Full GC

   • System.gc() 不保证触发 类卸载，JVM 可能忽略调用。
   • 使用 jcmd <pid> GC.run 强制 Full GC，尝试卸载类。

深入追问

1. 为什么 Metaspace OOM 可能导致整个 JVM 崩溃？
2. Spring AOP 生成代理类时，如何避免 Metaspace OOM？
3. JDK 11 引入的 Class-Data Sharing（CDS）如何优化 Metaspace？

相关面试题

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